在这个布满运河及迷宫的美丽水都，小智、皮卡丘以及一班好朋友遇到拥有不可思议力量的宠物小精灵拉帝欧斯和拉帝亚斯，这对感情非常要好的兄妹一直默默地守护着水都的秘宝「心之结晶」。但是，一对怪盗姊妹看上这件...

这一次的传说，从图书馆的小偷开始……
以挑战城都联盟为目标持续旅行的小智、小霞和小刚一行人来到了大海中的城市——水都。风和日丽的上午，这里正在举行神奇宝贝水上冲浪比赛，小智和小霞分别用小锯鳄和太阳珊瑚出战。隐身着的拉帝亚斯想帮小智，结果小锯鳄却走错了方向。小霞以微弱优势获得了今年的冠军。
往届都是冠军，而今年却被小霞打败的亚军载着小智等人游览水都，并讲述这个城市的美丽传说。
尾随在小智等人身后，发现了国际盗贼桑兰与莉奥行动的火箭队，决定先她们一步，盗取城市的秘宝—心之水滴。
桑兰与莉奥追捕变成人形卡侬的拉帝亚斯，小智英雄救美，拉迪亚斯跑得无影无蹤。
小智等人参观博物馆，见到了真正的卡侬，小智上前搭话，结果却被骂了。小智一路追赶卡侬，又遇到了变成人形卡侬的拉帝亚斯，被带入神秘花园。
小智与卡侬和博物馆的爷爷化解误会，了解心之水滴的美丽传说，回去与小霞、小刚汇合。
桑兰与莉奥行动开始！拉帝欧斯为了救妹妹拉帝亚斯被抓住，心之水滴也被抢走。拉帝亚斯变成人形跑去找小智求援，在小霞、小刚面前现出真实面目。
莉奥利用拉帝欧斯与心之水滴的力量开始肆意破坏。
小霞、小刚被突然出现的铁栅栏困住，小智与拉帝亚斯勇往直前，摆脱复活的化石神奇宝贝的追杀，终于救出拉帝欧斯，但此时心之水滴藉由古代机器发动的巨大潮水即将摧毁城市。
已是奄奄一息的拉帝欧斯为了保护水都和妹妹用尽力量而牺牲了……
小智等人将心之水滴放回神秘花园的原位。
最后，码头边，卡侬（或者是拉帝亚斯，这里有争议）送给小智一幅画，在小智脸旁一吻告别……
当然还有，桑兰与莉奥在牢中继续研究着她们未来的小偷事业而武藏、小次郎和喵喵则继续着他们未来的跑龙套事业……