《大偵探皮卡丘》的背景設定為人類與精靈寶可夢和平共處的一個世界，私家偵探Harry Goodman突然失蹤，其子Tim（Justice Smith飾演）試圖找到失蹤的線索。Tim意外發現自己可以和皮卡丘進行溝通，并搭檔大偵探皮卡丘一同調查父親失蹤之謎，最終發現一個足以毀掉整個精靈寶可夢宇宙的驚天陰謀。