Pokémon: Dedektif Pikachu, Ryme Şehri'ne yeni dönen ve kayıp babasını arayan genç bir öğrenci olan Tim Goodman'ın hikayesini anlatır 34. Yolculuğu sırasında ona, yalnızca kendisinin anlayabildiği bir Pikachu eşlik eder 34.

Film, Pokémon evreninde geçer 4. Pikachu, Tim'e dedektif olduğunu ve hafıza kaybı yaşadığını, aynı zamanda Harry'nin ortağı olduğunu ve Harry kaybolduğunda araştırdıklarını söylediği bir kafeye sığınırlar 4. İkili, daha sonra Tim'in daha önce tanıştığı muhabir olmaya hevesli genç stajyer Lucy Stevens'ı arar 4.

Birlikte, Harry'nin araştırdığı laboratuvara giderler ve burada, Harry'nin sözde ölümünü ve hayatta kalma ihtimalini öğrenirler 4. Daha sonra, Mewtwo'nun neden olduğu olayları ve Harry'nin kaçırılmasını keşfederler 4.

Film, Tim'in, babasının aslında Mewtwo tarafından değil, başka bir Pokémon olan Amphinobi tarafından saldırıya uğradığını kanıtlaması ve Pikachu'nun hafızasını geri kazanmasıyla sona erer 4.