Entièrement produit par les studios d'animation Disney de Floride, Lilo & Stich marque le grand retour de l'aquarelle dans l'animation. Largement utilisé dans les premiers Disney tels que Blanche-neige et les sept nains, Bambi ou Dumbo, l'aquarelle a progressivement été remplacée par la gouache et la peinture à l'huile. Ce retour aux sources n'a cependant pas empêché les quelques 300 artistes chargés de l'animation de recourir aux techniques les plus sophistiqués, comme les images de synthèse.
D'abord désireux de situer l'action de son film dans le Kansas, Chris Sanders, le co-réalisateur de Lilo & Stich, se décida à mener son extra-terrestre à Hawaï alors qu'il y passait lui-même des vacances.
L'idée de Lilo & Stich est née dans la tête de son co-réalisateur Chris Sanders il n'y a pas moins de 17 ans, alors que ce dernier était encore étudiant. En 1997, Chris Sanders réécrit son histoire, qu'il situe alors dans le Kansas, avec un extra-terrestre qui n'est entouré que d'animaux. Ce n'est que lorsque Thomas Schumacher devient président de la branche animation de Disney que celui-ci propose d'entourer Stich d'humains et non d'animaux. Le scénario prend alors sa forme définitive.
De l'aveu même de ses réalisateurs, Lilo & Stich devait marquer le retour au premier plan des personnages, à l'heure où l'animation par ordinateur prend son envol. Chris Sanders et Dean Deblois ont ainsi analysé bon nombre de classiques Disney comme Bambi ou Dumbo. "Nous y cherchions la simplicité et la chaleur", explique Chris Sanders.
Dès le début de la production de Lilo & Stich, l'idée d'y inclure des chansons d'Elvis Presley s'est fait jour. Six interprétations du King sont ainsi présentes dans le film, en référence notamment à la bande-son de Sous le ciel bleu de Hawaii interprétée par Elvis et longtemps restée N°1 dans les charts américains.
Extra-terrestre impertinent, Stich, le premier héros Disney à ne pas être totalement positif, s'est amusé à détourner quelques-unes des plus célèbres bandes-annonces de la firme aux grandes oreilles. La Belle et la bête, Aladdin, La Petite Sirène et Le Roi lion ont ainsi successivement été malmenés par Stich dans une campagne promotionnelle pour le moins débridée.