Cuando el gran detective privado Harry Goodman desaparece misteriosamente; Tim, su hijo de 21 años, debe averiguar qué sucedió. En la investigación lo ayuda el antiguo compañero Pokémon de Harry, el Detective Pikachu: un super detective adorable y ocurrente que se asombra incluso a sí mismo. Tim y Pikachu se dan cuenta que increíblemente pueden comunicarse, y unen fuerzas en una aventura para develar el misterio enmarañado. Mientras buscan pistas en las calles resplandecientes de Ryme City, una vasta metrópolis moderna donde los humanos y los Pokémon comparten un mundo real hiperrealista, encuentran distintos personajes Pokémon y descubren un complot impactante que podría destruir la convivencia pacífica y amenazar a todo el universo Pokémon.
