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）终于完成了他们的任务之后，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）想要将极为危险的勒罗伊复制成为一支军队，统治整个宇宙。为了粉碎汉姆斯特维尔博士的阴谋，莉洛和史迪奇再度合作，他们所要面对的，是和往日不同的，强大而又危险的敌人。
安迪·萨姆伯格 凯蒂·克朗 凯尔希·格兰莫 詹妮弗·安妮斯顿 泰·布利尔 安东·斯塔克曼 科甘-迈克尔·凯 乔丹·皮尔 丹尼·特雷霍 史蒂芬·克雷默·格利克曼 克里斯托弗·尼古拉斯·史密斯 奥卡菲娜 伊克·巴里霍尔兹 乔玛·塔科内 阿曼达·隆德
乌苏拉·科尔维罗 路易斯·托萨尔 碧碧·凯芙 查瑞莎·钱德兰 丹尼斯·劳森 玛克辛·皮克 Alex Connolly Angelica Huston 伊娃·惠塔克 茉莉·麦克凯恩 Niamh Moyles Noah Rafferty 莉蕾特·杜贝 内拉吉·卡比 Rajeev Raj Sonal Kushal Sumanto Ray 辛西娅·艾莉佛 Dineo Du Toti Faith Baloyi Milo Jantjie 图米绍·麻沙 阿尼卡·诺尼·罗斯 塞德里克·亚伯勒 David Diggs Jo
Lorenzo Music Gregg Berger Thom Huge Desiree Goyette Howie Morris Frank Welker Julie Payne Pat Buttram