Başarılı dedektif Harry Goodman gizemli bir şekilde kaybolunca, oğlu Tim (Justice Smith) ne olduğunu açığa çıkarmak için bir yolculuğa çıkar. Araştırmasında kendisine yardımcı olan ise Harry’nin eski Pokémon ortağı, neşeli, esprili, sevimli bir süper hafiye olan Dedektif Pikachu'dur (Ryan Reynolds). Birlikte çalışmaya benzersiz bir şekilde uygun olduklarını fark ederler çünkü Tim, Pikachu ile konuşabilen tek insandır. Bu karmaşık gizemi açığa çıkarmak için heyecan verici bir macerada güçlerini birleştirirler. Hiper gerçeklikteki canlı bir dünyada Pokémon'ların ve insanların bir arada yaşadığı gitgide büyüyen, modern bir metropol olan Ryme Şehri'nin neon ışıklı sokaklarında birlikte çalışarak ipuçları kovalarlar. Çok sayıda farklı Pokémon karakterleriyle karşılaşıp bu barış dolu ortak yaşamı yok edebilecek ve tüm Pokémon evrenini tehdit eden şok edici bir meseleyi ortaya çıkarırlar.