抵達威爾斯島與意外的發現
為了準備綠嶺市的最後一場道館賽以及伊扎貝島的寶可夢華麗大賽，小智、小遙、小剛與小勝來到了保有原始自然景觀的威爾斯島進行特訓。特訓期間，小遙的妙蛙種子成功學會了新絕招「花瓣舞」，讓大家感到非常振奮。然而，小勝在灌木叢中意外看見了早已滅絕的古代寶可夢「搖籃百合」。雖然起初大家認為小勝是把森林中的蘑蘑菇看錯了，但小勝為了證明自己，獨自跑進森林深處搜尋。
古代寶可夢研究所的秘密
小勝在森林中發現了一座巨大的研究所，並在那裡見到了大量的觸手百合。隨後，小智一行人遇見了研究員安妮與她的丈夫諸星博士。諸星博士向大家展示了他的研究成果，他成功利用「根狀化石」與「爪子化石」將觸手百合與太古羽蟲復活。博士的夢想是將這座島嶼打造為古代寶可夢的樂園，讓牠們能與人類共存。在眾人參觀時，研究所內的太古羽蟲突然發出光芒，在大家的見證下進化成了強大的「太古盔甲」。
火箭隊的干預與太古盔甲的暴走
火箭隊三人組潛伏在側，企圖奪取這些珍貴的古代寶可夢交給坂木老大。就在太古羽蟲剛進化成太古盔甲時，火箭隊發動攻擊並試圖用網子捕捉牠。雖然太古盔甲憑藉強大的力量掙脫了束縛並擊退火箭隊，但因受到驚嚇與過度興奮，太古盔甲開始在研究所內失控暴走，隨後逃往森林。小智等人試圖讓皮卡丘、小遙的毒粉蛾與小剛的佛烈托斯與其溝通，但陷入混亂的太古盔甲完全聽不進去，甚至擊敗了小智的龍蝦小兵。
最終決戰與夢想的共存
諸星博士推測太古盔甲是為了尋找古代特有的果實而前往海岬。果然，太古盔甲出現在海岬的果實樹旁，此時火箭隊駕駛著強化合金製成的巨大機械再次現身，將太古盔甲困在機械內。諸星博士不顧危險，親自攀爬上機械安撫太古盔甲，告訴牠「你並不孤單」。感受到博士誠意的太古盔甲冷靜下來，並利用強大的爪子擊碎了機械的薄弱處脫困。最後，在太古盔甲的「岩石爆擊」、妙蛙種子的「花瓣舞」與皮卡丘的「打雷」聯合攻擊下，再次將火箭隊擊飛。
溫馨的結局
事件平息後，太古盔甲重新接納了諸星博士與安妮，正式成為他們的一家人。看著太古盔甲與博士和睦相處的模樣，小智一行人深刻體會到人類與古代寶可夢共存的可能性。在夕陽的餘暉下，眾人告別了諸星博士夫婦，帶著新的體驗與成長，繼續朝著下一個目的地——伊扎貝島前進。