某天，秀力博士因为发现未知图腾的木刻板而神秘失踪，留下小美孤单一人生活在大宅内。
由助手帮忙带回的木刻板上记载了许多类似英文字母的图腾，感到无限孤独的小美便顺手排出了爸爸、妈妈、我（papa、mama、me）等文字。
而不知名的宝可梦“未知图腾”就因此被召唤来到这世界上。由于“未知图腾”的力量，小美所居住的大房子渐渐被结晶所包围而形成了结晶塔。
“未知图腾”为小美建造结晶塔，是为了帮助小美忘却父母不见后的孤寂，但却加深小美深陷在完美的幻象世界里，渐渐的她的心逐渐化为结晶，整座塔也被水晶所覆盖。并不断向外扩展，使得小美与世隔绝；还创造出了炎帝扮作小美的父亲。
与此同时，四处旅行的小智一行人邂逅了训练家小凌，双方进行了对战后结成朋友。
他们来到了绿地镇，发现结晶继还在续向外扩散，开始吞噬一切。这时秀力博士失踪的消息已经传到了真新镇，大木博士和小智的母亲花子因为挂念他的安危也赶来了。
由于小美想要妈妈，在塔中化身为她爸爸的炎帝，便催眠了小智的妈妈，并将她绑架进结晶塔充当小美的妈妈。小智此时已经无法置身事外，必须设法驱除未知图腾们，解救妈妈和小美，摆脱结晶塔神秘力量的控制。
小智、小霞、小刚还有他们的宝可梦在小凌给予的宝可装置的帮助下，一边同在宝可梦中心的大木博士保持联系，一边向着结晶塔进发。
跟踪皮卡丘而来的火箭队三人组也尝试着调查宅邸，结果被炎帝击飞掉入了宅邸深处。小美在电视里看到小智一行人并进入了梦乡，幻想着她成为了一名宝可梦训练家。
为了拖延时间，小刚让小智和小霞先行离开，自己留下与小美对战。但小美幻想的宝可梦们实力远胜小刚；随后小美又幻想自己成为了一名道馆馆主，与小霞进行了水下友谊赛，但胜负未决。
小智终于找到了小美和花子，但是此时小美心灵已经被扭曲的幻象迷惑，认定谁都不能抢走她的幸福，厚重的心防使得小美拒绝同小智离开结晶塔。炎帝阻止小智同花子离开，并向小智发动了攻击。
小智和皮卡丘被炎帝打下悬崖，但在喷火龙山谷得到消息的喷火龙及时赶到，将小智和皮卡丘救起。小智随后骑上喷火龙与炎帝展开激烈的殊死战，但最终仍被炎帝从空中击落。
就在小智即将坠入深渊之时，被小霞和小刚拉住，而火箭队也施以援手，将小智救起。愤怒的炎帝想要给予喷火龙致命一击，但清醒过来的小美命令前者住手并恳求其停止战斗。小智和他的朋友们说服小美同他们一道离开，炎帝随即坦承，它是由未知图腾制造出来扮演小美父亲的。
在众人的劝说下，小美决定与大家一起走出大宅，但此时未知图腾们突然失去控制，并试图将一行人封锁在宅邸里。
众人逃到未知图腾所在的大厅，皮卡丘和喷火龙试图攻破保护着未知图腾们的力场，但最终失败。这时炎帝赶到，在小美的信念支持下，大家齐心协力击破了结界，而炎帝也回到小美的梦中了。未知图腾们随即回到了异次元并收回了对于现实世界的所有影响，把秀力博士送回了最初他失踪的遗迹。
一行人终于来到了外面，见到了大木博士和小凌等人。在片尾中，小智一行人与小凌告别；小美得到了一只熊宝宝并与父亲重逢——其后，又与母亲重逢。