• Ryan Reynolds lồng tiếng thám tử Pikachu, đồng thời trong vai cha của Tim, Harry Goodman.
  • Reynolds đồng thời cũng vào vai Harry Goodman, người cha mất tích của Tim, là một cựu cảnh sát thám tử.
  • Ōtani Ikue lồng tiếng Pikachu khi người khác ngoại trừ Tim nghe thấy[lower-alpha 3].
• Justice Smith trong vai Tim Goodman, một cậu trai trẻ đi tìm người cha mất tích của mình. Cậu là bạn đồng hành của thám tử Pikachu, và là người duy nhất có thể hiểu Pikachu nói.
  • Max Fincham trong vai cậu bé Tim lúc 12 tuổi
• Bill Nighy trong vai Howard Clifford, người có tầm nhìn xấu về thành phố Rhume và là người sáng lập nên doanh nghiệp Clifford Enterprises.
• Chris Geere trong vai Roger Clifford, con trai của Howard và là giám đốc doanh nghiệp Clifford Enterprises.
• Kathryn Newton trong vai Lucy Stevens, một phóng viên thường mang theo bên mình một Psyduck.
• Ken Watanabe trong vai Lt. Yoshida, một trung úy cảnh sát của thành phố Ryme và là bạn của Harry Goodman.
• Karan Soni trong vai Jack, một người bạn của Tim và cũng là một huấn luyện viên Pokemon.
• Omar Chaparro trong vai Sebastian, một huấn luyện viên Pokemon, người đã xây dựng nên một đấu trường cho Pokemon và hay đi cùng Charizard.
• Rita Ora trong vai Ann Laurent, một tiến sĩ làm việc trong Clifford Enterprises và thí nghiệm Mewtwo.
• Suki Waterhouse trong vai Ms. Norman, trợ lý và là đồng phạm của Howard.
• Josette Simon trong vai "Grams", bà của Tim, hay chăm sóc cho cậu sau khi mẹ cậu chết.

Diplo trong vai cùng tên anh, một DJ chơi tại đấu trường Pokémon của Sebastian. Takeuchi Ryoma, người lồng tiếng Nhật cho Tim trong bản phim ở Nhật Bản, có vai khách mời là một huấn luyện viên Pokenon xuất hiện trong một video mà Tim từng xem. Giọng Mewtwo được lồng tiếng đồng thời bởi Hoshino Rina và Watanabe Kotaro.