A cem anos atrás, Godey, o arquitecto que desenhou um enorme conjunto de instrumentos musicais na cidade de Alamos chamado Torres do Tempo-espaço, teve um pesadelo que ele escreveu no seu diário, que é mais tarde descoberto pelo seu bisneto, o cientista Tonio. O pesadelo predisse que duas entidades que nunca se deveriam ter encontrado se cruzariam na fenda espaço-tempo. A sua ira por este encontro envolverá a cidade e causará o seu colapso. Num jardim desenhado por Godey, Darkrai, um Pokémon causador de pesadelo odiado por todos os outros, abriu o seu coração a uma rapariga chamada Alicia, que convidou Darkrai a ficar no jardim. Godey percebeu que o pesadelo era dizer-lhe para fazer um disco de música para “Orácion”, uma canção com o poder de acalmar a fúria mais feroz, para uso futuro. Anos depois, Darkrai salvou a vida da neta de Alicia, Alice, depois que ela tropeçou e caiu de um penhasco.
No presente, a predição de Godey se torna realidade quando o Pokémon Palkia, que pode controlar o espaço, e Dialga, que governa com o tempo, causam distúrbios no ar ao redor da Cidade de Alamos, enquanto eles brigam no espaço entre as dimensões. Ao mesmo tempo, Ash Ketchum, Brock e Dawn chegam à cidade para o próximo Concurso Pokémon de Dawn dentro das Space-Time Towers. O choque de Palkia e Dialga causa uma perturbação no espaço que danifica o jardim. O Barão Alberto acredita que este é o trabalho de Darkrai. Enquanto luta contra o Lickilicky de Alberto, Darkrai faz com que Ash adormeça e cria um pesadelo onde Palkia ataca Ash. Darkrai então aparece antes de desaparecer por um buraco em que Ash e seu Pikachu são sugados.
No dia seguinte, Palkia, ferido e tentando se esconder de Dialga, surge na Cidade de Alamos. Ele move a cidade para outra dimensão, sem forma de escapar. Darkrai reaparece na praça da cidade dizendo a alguém para ir embora. Alberto, acompanhado por Ash, Dawn e outros treinadores de Pokémon, engaja-se em combate com ele. Ultrajado, Darkrai apanha muitos Pokémon na praça da cidade em pesadelos. Mais tarde nessa noite, Tonio encontra Palkia a descansar entre as Torres. Darkrai tenta atacar a Palkia descansando. Ash então percebe que Palkia era aquele que Darkrai dizia para ir embora e que o pesadelo de Darkrai avisava Ash sobre Palkia.
Como Palkia está prestes a atingir Darkrai com um dos seus ataques, Dialga chega, abre fogo sobre os dois e corre imediatamente para Palkia. Enquanto Palkia e Dialga brigam, a cidade inteira começa lentamente a desmoronar. Após Alice encontrar o disco de música “Oración”, Ash e Dawn sobem até o tocador de música na ponte aérea das Torres do Tempo Espacial, enquanto Brock ajuda a evacuar os habitantes da cidade. Tonio revela que se Palkia e Dialga colidirem mais uma vez, a dimensão em que se encontram será destruída. Quando Palkia e Dialga descarregam seus ataques, Darkrai cruza a linha de ataque e forma uma esfera ao seu redor para bloquear os ataques, engolfando e imobilizando Palkia e Dialga no processo.
Após se libertarem, Palkia e Dialga atacam ambos Darkrai, causando a sua desintegração. Ash e Dawn percebem que as Torres do Tempo Espacial não estão mais carregadas, então Pikachu junto com o Pachirisu de Dawn usam seus poderes elétricos para carregar as Torres enquanto elas tocam o disco “Orácion”. A música acalma com sucesso Palkia e Dialga. Dialga voa, e a ferida de Palkia cura-se. Ash and Dawn imploram com sucesso a Palkia para restaurar as partes perdidas da cidade, devolvendo Alamos Town a como era originalmente, e os habitantes da cidade e Pokémon regozijam-se e regressam a casa. Mais tarde, o grupo chora a perda de Darkrai, com Alice agradecendo-lhe pelos seus esforços. Encontram então Darkrai no topo da Space Tower.
Na montagem final do crédito, Dawn não consegue ganhar uma fita no seu concurso Pokémon.