Молодой парень Тим Гудман приезжает в Райм-сити после известия о странном исчезновении своего отца, детектива Гарри. На месте он сталкивается не с пустым офисом, а с невероятным существом - болтливым Пикачу в шляпе-дедерби, который утверждает, что был напарником Гарри и что он единственный, кто понимает его речь. Пикачу уверен, что Гарри жив, и уговаривает скептически настроенного Тима вместе взяться за расследование.
Эта необычная парочка отправляется в путешествие по неоновым улицам мегаполиса, где люди и покемоны живут бок о бок. Их путь лежит через подпольные арены покемон-боев и таинственные научные лаборатории, где они встречают самых разных существ, от милого психа Псидака до грозного Бульбазавра. Постепенно Тим и Пикачу сближаются, обнаруживая, что их связь может быть ключом к разгадке личности самого Пикачу.
Расследование выводит их на след опасного эксперимента с фиолетовым газом R, который сводит покемонов с ума, заставляя их атаковать всех подряд. За всем этим стоит влиятельный медиа-магнат Говард Клиффорд, мечтающий стереть границу между людьми и покемонами самым радикальным способом - перенеся свое сознание в тело легендарного покемона Мью. Его план грозит разрушить хрупкий мир Райм-сити.
В финальной схватке в недрах штаб-квартиры компании Клиффорда Тиму и Пикачу, наконец, удается раскрыть главную тайну. Оказывается, сознание отца Тима все это время находилось в теле Пикачу, а его настоящее тело было захвачено Клиффордом. Объединив усилия, им удается остановить безумца и восстановить справедливость, вернув Гарри в его человеческое тело и обретя наконец друг друга.