Die Geschichte beginnt in Twinleaf Town, wo der Spieler und sein Freund ihre Reise mit einem der Anfangs-Pokémon (Turtwig, Chimchar oder Piplup) starten. Während sie durch Sinnoh reisen, begegnen sie Team Galactic, einer Organisation, die versucht, die Energie der Pokémon zu nutzen, um das Universum neu zu erschaffen. Ihr Anführer, Cyrus, plant, das legendäre Dialga (das die Zeit kontrolliert) zu verwenden, um eine neue Welt ohne Gefühle zu schaffen.
Der Spieler sammelt Gym-Abzeichen, tritt gegen Gegner an, erkundet Höhlen, Seen und Berge und erreicht schließlich die Pokémon-Liga. Nach dem Sieg über die Elite Vier und den Champion kann der Spieler die Erkundung fortsetzen, den Pokédex vervollständigen und legendäre Pokémon wie Uxie, Mesprit, Azelf, Heatran und Regigigas fangen.