Quando chega a Ryme City à procura do seu pai desaparecido, Tim nunca pensou que iria conhecer um Pikachu, mas mais surpreendente ainda - um Pikachu com o qual poderia comunicar. Este Pikachu tem muito mais para mostrar do que apenas um chapéu de detetive – é um investigador duro e de voz áspera, que aprecia um bom café.
Este Pikachu afirma que trabalhou com o pai de Tim e os dois juntam-se para descobrir o seu paradeiro. Juntos, Tim e o Detetive Pikachu irão encontrar inúmeros mistérios em Ryme City e falar com testemunhas para recolher os seus depoimentos, na tentativa de descobrir a verdade. Os casos que Tim nunca conseguiria resolver sozinho podem ser decifrados com a ajuda deste Pikachu, uma vez que ele é capaz de obter pistas e informações fundamentais junto de outros Pokémon.
O jogo Detective Pikachu inclui todos os capítulos do lançamento exclusivo de 2016 da Nintendo eShop no Japão, Detective Pikachu – Birth of a New Duo, bem como outros conteúdos adicionais que completam a história. O jogo inclui novos locais para explorar, assim como um elenco colorido de Pokémon e personagens humanos.
Para os jogadores que são iniciantes no mundo da investigação e precisam de alguma ajuda a descobrir pistas, o Detective Pikachu inclui um Modo Fácil, onde o personagem principal dar-lhe-á dicas úteis sobre o que fazer ou onde ir a seguir.
Também está prevista a disponibilização de um amiibo Detective Pikachu aquando do lançamento do jogo. É maior do que um amiibo normal e permite aos jogadores visualizar Pika Prompts (pequenos vídeos) dos capítulos que já completaram, incluindo os que perderam anteriormente. Estes vídeos incluem as piadas e artimanhas do Pikachu – e podem até conter uma pista.