城市裡的離奇失竊案
小智、小霞與小剛在前往常磐市的途中，於一座城市稍作休息並享用冰淇淋。正當眾人放鬆時，一隻稀有的皮皮突然現身，小霞興奮地想要收服牠，卻在追逐過程中跟丟了。隨後，小智一行人驚覺自己的背包與正在吃的冰淇淋竟然全部失蹤。他們前往警察局報案，發現警局擠滿了受害者，失竊的東西千奇百怪，從鍋子、哺乳瓶到電視遙控器都有。此時，一名自稱宇宙人研究家的男子「平田」出現，堅稱這一切都是外星人所為。
火箭隊的詭計與神祕地下基地
火箭隊為了奪取皮卡丘，換上外星人服裝試圖誘拐皮卡丘，雖然一度成功，但很快就被小智的比比鳥識破並擊落。就在混亂中，皮皮再次出現並帶走了皮卡丘，並穿過一道神祕的「光之牆」消失。小智等人跟隨平田進入地下坑道，赫然發現皮皮們竟然利用偷來的日常用品，在地下建造了一艘巨大的宇宙飛船。原來，皮皮們收集這些雜物是為了重返宇宙，並企圖利用皮卡丘的電力作為火箭發射的能源。
皮皮與胖丁的宿命對決
就在火箭準備發射之際，一路跟隨眾人的胖丁突然現身，並與皮皮展開了一場激烈的「連環巴掌」對決。胖丁不滿皮皮搶走牠表現的機會，最後使出招牌歌聲。胖丁的歌聲讓地下的皮皮們、火箭隊以及平田全部陷入沉睡。然而，皮卡丘在沉睡前釋放出的強大電力引發了火箭失控。火箭雖然成功升空，但卻在半空中發生解體，火箭隊隨著分離的艙體飛向遠方，發出了「好討厭的感覺」。
脫險與未完的宇宙夢
小智等人及時利用妙蛙種子的藤鞭從升空的火箭中逃脫，平安回到地面。被竊取的物品隨後紛紛落回城市各處，市民們找回了失物，紛紛感到慶幸。然而，平田卻跟著皮皮們降落在另一個城市，皮皮們隨即又開始在那裡收集新的零件，繼續牠們的宇宙計畫。小智一行人看著這一切，雖然對ポケモンの許多謎團感到困惑，但仍決定打起精神，朝著最後一個徽章所在的常磐市繼續前進。