蒂姆·古德曼为寻找下落不明的父亲来到莱姆市，意外与父亲的前宝可梦搭档大侦探皮卡丘相遇，并惊讶地发现自己是唯一能听懂皮卡丘说话的人类，他们决定组队踏上揭开真相的刺激冒险之路。探案过程中他们邂逅了各式各样的宝可梦，并意外发现了一个足以毁灭整个宝可梦宇宙的惊天阴谋。

《大侦探皮卡丘》的背景设定为人类与精灵宝可梦和平共处的一个世界，私家侦探Harry Goodman突然失踪，其子Tim试图找到失踪的线索。Tim意外发现自己可以和皮卡丘进行沟通，并搭档大侦探皮卡丘一同调查父亲失踪之谜，最终发现一个足以毁掉整个精灵宝可梦宇宙的惊天阴谋。