เรื่องย่อ POKEMON Detective Pikachu บอกไว้ว่า เมื่อนักสืบมือฉมัง แฮร์รี่ กู้ดแมน หายตัวไปอย่างลึกลับ เป็นเหตุให้ ทิม กู้ดแมน ลูกชายวัย 21 ปี ของเขาจึงต้องหาคำตอบให้ได้ว่าเกิดเรื่องอะไรขึ้น ด้วยการผนึกกำลังกับโปเกม่อนผู้เป็นอดีตคู่หูคู่ซี้ของพ่อนั่นก็คือ นักสืบพิคาชู เจ้าของฉายายอดนักสืบแสนน่ารัก ที่แม้จะเต็มไปด้วยความฉลาดเฉลียว แต่ก็มีมุมป่วน ๆ บ๊อง ๆ จนการสืบสวนแอบทุลักทุเลไปบ้างเหมือนกัน แต่ทันทีที่ ทิม และ พิคาชู ค้นพบวิธีปรับเข้าหากันได้ ทั้งสองก็กลายเป็นคู่หูที่พร้อมเดินทางสู่การผจญภัยอันน่าตื่นเต้นเพื่อคลี่คลายปริศนาสุดซับซ้อน และไล่หาเบาะแสด้วยกันท่ามกลางแสงไฟนีออนบนถนนใน ไรม์ ซิตี้ (Ryme City) หัวเมืองใหญ่สุดทันสมัยที่ผู้คนใช้ชีวิตร่วมกับเหล่าโปเกม่อนกันอย่างสันติ พวกเขาต้องเผชิญหน้ากับเหล่าโปเกม่อนมากหน้าหลายตา ก่อนค้นพบความลับชวนตกตะลึง ที่อาจทำลายความสงบสุขทั้งหมดบนโลกและพลิกโชคชะตาของจักรวาลโปเกม่อนไปตลอดกาล