当莉洛（黛维·切斯 Daveigh Chase 配音）和史迪奇（克里斯·桑德斯 Chris Sanders 配音）终于完成了寻找所有实验品的任务之后，史迪奇即将和贾巴博士（大卫·奥根·斯提尔斯 David Ogden Stiers 配音）以及普利凯利（凯文·麦克唐纳 Kevin McDonald 配音）一起返回他们的星球。然而，就在这个离别的节骨眼上，一个名为勒罗伊（克里斯·桑德斯 Chris Sanders 配音）的邪恶试验品浮出了水面。野心勃勃的汉姆斯特维尔博士（杰夫·贝内特 Jeff Bennett 配音）越狱后，逼迫贾巴博士制造了极为危险的勒罗伊，并将其复制成为一支庞大的军队，妄图以此统治整个宇宙。面对和往日截然不同的强大敌人，原本即将分离的莉洛和史迪奇再度重聚。同时，钢图舰长也认识到了自己的错误，决定加入救援阵营。为了粉碎汉姆斯特维尔博士的宇宙阴谋，他们携手同心，共同迎接这最后的终极任务。