《名偵探皮卡丘》故事講述了皮卡丘等角色成為兒童文學作家的故事。
故事開始，天真爛漫、喜好推理的皮卡丘和琳被捲入了一場迷霧重重的謎團之中，為了解決案情，它與父母搬到寶可夢新大陸。到了新家後，皮卡丘和琳發現一隻神秘且傷痕累累又失去記憶的喵喵，皮卡丘決定將其照顧一番並給其起名為"尼克"。隨著尼克的好奇心逐漸復甦，它昔日的才華閃耀再度復出，皮卡丘們將共同展開全新的冒險，邂逅一系列可疑人物和謎樣寶可夢，挖掘一個連寶可夢都想不到的秘密。
此外，電影還有眾多配音演員助陣，他們分別為皮卡丘等角色注入了各種情感，使得電影更加有感染力。