La película comienza con dos espías de Giovanni en una biblioteca leyendo un libro sobre la leyenda de Latios y Latias, hasta que el guardia que hacía su turno. Ellas consiguen escapar por la ventana y se van robando el libro. Ash y Misty se disponen a empezar la competición sólo para Pokémon de agua. La carrera transcurre con normalidad hasta que aparecen Latios y Latias, invisibles, manejando a Ash en la carrera hasta que se coloca primero. Por culpa de Latios, Ash pierde y, al final, gana Misty y su adversario Rox les invita a enseñarles la ciudad en canoa. Les cuenta la historia de Latios y Latias. Mientras, las espías investigan la plaza de la ciudad con una cámara. Comentan que Latios y Latias pueden adoptar distintas formas, hasta la de un ser humano, pero que no puede modificar su temperatura corporal, que siempre es menor a la de un humano. Finalmente, dan con una chica con baja temperatura. 

Nuestros héroes van a tomar un helado, pero Pikachu se quería refrescar y beber agua en la fuente. En ese momento aparece una chica bastante rara y callada. Las espías siguen a esa chica que piensan que es Latias, hasta que la rodean y la empiezan a atacar con Ariados y Espeon pero, en ese momento, llega Ash para salvarla. La chica lleva a Ash de la mano dirigiéndolo por las calles de Altomare hasta que ella desaparece. Ash, Brock y Misty van al Museo de Altomare. Ahí, Ash encuentra a esa chica y sale corriendo detrás de ella, pero la cámara de las espías del Team Rocket persigue a Ash, hasta que vuelve a encontrar a la chica. La chica sale corriendo para que Ash le siga, atraviesa una pared y Ash y Pikachu, sorprendidos, también la atraviesan. Llegan a un sitio estupendo, lleno de plantas y Pokémon. Poco después, Ash es atacado por algo invisible, hasta que Latias se pone por medio y Latios deja de atacar. Aparece otra chica igual a la que había perseguido Ash, llamada Bianca, y también aparece él hombre del museo. Latias deja la forma de humana.

Latias y Latios se ponen a jugar con Ash. Bianca le dice a Ash que Latios tiene el poder de proyectar lo que ve y se llama visión compartida. El hombre del museo le empieza a contar a Ash todo sobre la ciudad y sobre Latios y Latias, hasta que le dice que el mecanismo de defensa de la ciudad se utiliza con la joya del alma. Esta joya no solo es capaz de salvar la ciudad sino de destruirla y jamás debe salir de ese pozo. Ash, Bianca y el hombre del museo salen del jardín. Bianca acompaña a Ash hasta el centro de la ciudad. Por la noche, el hombre del museo estaba trabajando en su taller cuando llega Espeon y lo duerme. Tras esto, las espías de Giovanni van al jardín para capturar a Latios y Latias. Ariados y Espeon están atacando a los dos continuamente, hasta que atrapan a Latios. Latias consigue escapar por debajo de la fuente y avisar a los demás. Pero, es tarde, las espías cogen la joya del alma. Una de ellas ve los grabados sobre la piedra del suelo y dice que ahí explica cómo utilizar el sistema de seguridad de la ciudad. Bianca y su abuelo van al jardín para comprobar si estaba la joya y, al no estar, deciden ir corriendo al museo.

Las espías van al museo y ponen a Latios en el círculo grabado en el suelo. Éste empieza a ser elevado hacia el techo, mientras que una plataforma se abre y se mete bajo el suelo. Justo en ese momento llegan Bianca y su abuelo, pero Espeon usa un ataque psíquico y caen al suelo dormidos. Una de ellas pone la joya del alma en un hueco de una plataforma y empieza a moverse. Latias va al Centro Pokémon, en forma de Bianca, para avisar a Ash, Brock y Misty. Entonces Ash les dice a Brock y Misty que ella es Latias. Latias transformada en Bianca se levanta de las silla y deja ver su forma original, quedando Brock y Misty alucinados. Bianca y su abuelo están atados. Bianca le dice a Latios que intente abrir los ojos para que Latias vea lo que está pasando. Latios consigue abrir los ojos y usar su visión compartida. Nuestros héroes se enteran de todo lo que está pasando. Una de las espías se pone en el puesto del mando, y despierta a los fósiles de Kabutops y Aerodactyl.

Nuestros héroes están viendo como los Pokémon están siendo revividos. De repente, usa el sistema de cierre de toda la ciudad. Ash y Latias salen al balcón y ven todo lo que está pasando. Éstos consiguen salir fuera de la habitación pero Brock y Misty quedan encerrados. Ash y Latias se dirigen hacia el museo. Durante la caminata, Aerodactyl aparece cogiendo a Latias, pero Pikachu usa rayo y los libera. Latias y Ash siguen rumbo al museo, con Aerodactyl siguiéndolos por detrás, y justo cuando pierden de vista a Aerodactyl aparece Kabutops. Brock y Misty sacan a sus pokémon para que ayuden a Ash. Con el sistema de la ciudad, las miembros del Team Rocket, hacen una ola de agua que atrapa a Ash y a Latias. Gracias a Latias son liberados del agua, y debido a eso el sistema de defensa de la ciudad se descontrola. En ese momento llegan Latias y Ash al museo, consiguen liberar a Latios y el sistema de defensa se detiene. De repente aparecen Misty y Brock. Una de las espías toca la joya del alma y empieza a desaparecer todo el agua de la ciudad. La profecía era cierta, la joya muere al llevar demasiado tiempo fuera del agua, pero Latias y Latios no van a dejar que esto ocurra. Salen fuera del museo y ven una enorme ola que arrasará la ciudad. Latios da su vida para que todo vuelva a la normalidad.