在这部电影中，我们继续跟随史迪奇这个“626号实验品”的冒险，强霸博士之前一共做了数百次实验，但全都以失败告终。现在，强霸博士竟然私自把这些实验品带到地球，暗中进行新的实验。越狱者仓鼠飞轮和被开除的刚图舰长联手绑架了强霸博士，打算找回之前的625个实验品，重新创造一个全新的小魔星。这些实验品包括第221号实验品，能发出强大的电波；第625号实验品，懒惰却能做出美味三明治等等不可思议的星际宝贝。
此时，夏威夷的七岁小女孩莉萝和史迪奇要和星际联盟一起，在夏威夷群岛上展开大规模搜索，赶在坏人之前找到全部625个实验品，并帮助这些星际宝贝找到温馨的家。