Lorsque le grand détective Harry Goodman disparaît mystérieusement, son fils Tim (Justice Smith) part en voyage pour découvrir la vérité. Aidé par l'ancien partenaire pokémon de Harry, le Détective Pikachu (Ryan Reynolds), un incroyable limier blagueur et adorable. Tim découvre qu'il est le seul humain à pouvoir parler avec Pikachu, et ils associent leurs forces dans cette aventure romanesque pour résoudre le mystère. À la recherche d'indices dans les rues éclairées de néons de Ryme City, une énorme métropole morderne où les Pokémon et les humains vivent en harmonie, ils rencontrent divers Pokémon et découvrent un complot troublant qui pourrait détruire cette coexistance paisible et menacer tout l'univers Pokémon.