Pokemon Güneş ve Ay Lillie adlı bir karakter ve onun Nebby lakaplı bir Cosmog olan Pokemonunun sinematiğiyle başlıyor. Korumalardan kaçmaya çalışıyor ve Pokemon parlak bir flaş kullanarak çantasında saklanırken bir tür patlama yaratıyor. Oyun, oyuncu-karakterin Melemele adasındaki Alola'ya varmasına ve burada Profesör Kukui ve genç arkadaşı Hau ile tanıştırılmasına geçmektedir.
Oyuncu-karakter, Cosmog'u bir köprüde saldırıya uğrayan Lillie ile buluşur. Oyuncu Cosmog'u kurtarmayı başarır ancak köprü kırılır ve Tapu Koko adlı efsanevi bir Pokemon onların imdadına yetişir. Bu, oyuncu karakterini büyüklükle döşenmiş bir kadere yerleştirir ve onlara Melemele, Akala Adası, Poni Adası ve Ula'Ula Adası da dahil olmak üzere Alola'nın dört adasında yedi denemeyi tamamlama görevinin yanı sıra üç başlangıç Pokemonundan biri verilir. .
Yolculuk boyunca oyuncu-karakter, Hau ve Lillie ile etkileşime girecek ve aynı zamanda Team Skull'dan gelen yol boyunca çeşitli haydutlar ve hırsızlarla savaşacak. Yolculuklar sırasında oyuncu karakter, Alola'nın sırlarını ve geleneksel spor salonu savaşları yerine dört adadaki yedi denemeyi nasıl yaptıklarını anlamaya başlar. Tüm denemeleri tamamlayan ve Totem Pokemon'u çağırdıktan sonra yenen kişi, Alola'nın Büyük Usta Pokemon Eğitmeni olma şansını denemek için Elit Dörtlü ile yüzleşmek zorunda kalacak. Oyuncu karakter, Totem Pokemon'la savaşacak kadar güçlenmek ve hatta muhtemelen adanın koruyucusu Tapu Koko ile yüzleşmek için eğitmenlerden Z-Power kristalleri kazanacak.
Yol boyunca Lillie'nin tekrar ayağa kalkana kadar Profesör Kukui'nin yanında kaldığı ortaya çıkar. Hem o hem de Cosmog, Alola sahilinde bilinçsiz halde bulundu ve Profesör ve karısı, onları sağlığına kavuşturmak için Lillie ve Cosmog'u yanına aldı.
Lillie, Cosmog'un evine dönmesine yardım etmeye kararlıdır. Bu, onu, oyuncu karakterini ve Hau'yu, dört büyük ada arasındaki Aether Paradise adlı gizli bir adaya götürür; burada, alternatif boyutlardan Ultra Canavarlar olarak bilinen özel Pokemon'un olduğu ortaya çıkar. Araştırma tesisi, Ultra Canavarları daha iyi anlamak için bu canavarları ve onlara giden portalları inceliyor.
Sonunda Ula'Ula Adası'na vardıklarında, Solgaleo'nun insanları terörize etmesinden sonra Solgaleo ve Lunala'nın bir noktada Alola adaları üzerinde şiddetli bir şekilde savaştığını öğrenirler. Lunala kurtarmaya geldi ve sonunda Cosmog şeklinde bir varisleri oldu.
Kafatası Takımının lideri Guzma, Kukui'nin Alola'da bir Pokemon Ligi kurma arayışını alt üst etmeye çalışır, ancak Profesör, Guzma ile savaşmak ve onu arkadaşlarının önünde küçük düşürmek için oyuncu karakterini kullanır. Dövüşten sonra Team Skull'un emo üyesi Gladion, Hau ve oyuncu karakterini, Cosmog'u Team Skull'dan ve efsanevi canavarları çağırma yeteneğine sahip olduğu için onu ele geçirmeye çalışan diğerlerinden korumaları gerektiği konusunda uyarır. Bu, oyuncu karakterinin mücadeleyi Team Skull'un ana üssüne götürmesine ve onları sonsuza dek mahvetmesine yol açar.
Ancak oyuncu karakter kendi üssünde Kafatası Takımıyla savaşırken, Plumeria adlı başka bir üye Lillie ve Cosmog'u ele geçirir. Gladion, Lillie ve Cosmog'u kurtarmak için grubu Aether Paradise'a götürür.
Cosmog'un sözde Ultra Space adı verilen başka bir boyuttan bir Ultra Canavar olduğunu ve Cosmog'un baskı altında Ultra Solucan Deliklerini yeni boyutlara açabileceğini öğrenirler. Aether Paradise, Cosmog'u kendi çıkarları doğrultusunda boyutları açmak için kullanmak amacıyla onu parçalamaya ve yırtmaya çalışır.
Oyuncu-karakter ve Hau sonunda ana ofise varırlar ve burada Lillie'nin Aether Paradise'ın başı Lusamine'nin kızı olduğunu keşfederler. Lillie, bir gece meteor fırtınasına yakalanan Cosmog'u merkezden kurtarmaya çalıştı.
Lusamine, Gladion'un oğlu ve Lillie'nin Gladion'un erkek kardeşi olduğunu ortaya çıkarır. Ultra Solucan Deliğini açmak ve Ultra Canavarın dünyaya girmesine ve Alola'yı mahvetmesine izin vermek için Cosmog'u kullanmayı planlıyor. Bu süreçte Cosmog'un ölmesine izin vermeyi planlıyor.
Poni Adası denemesi sırasında oyuncu karakter ve Lillie, büyük efsanevi Pokemon'u çağırmak için Güneş ve Ay Flütünü kullandıkları tapınağın tepesine çıkmayı göze alırlar. Cosmog, Lillie'nin sırt çantasından çıkar ve Solgaleo veya Lunala'ya dönüşür.
Artık efsanevi bir Pokemon olan Nebby, solucan deliği açılışı sırasında Ultra Canavarlar katmanına ışınlanan annesini bulmak için oyuncu karakterini ve Lillie'yi Ultra Space'e götürür.
Sonunda kendisini Nihilego ile birleştirerek ultra dokunaçlı bir patron haline gelen Lusamine'i bulurlar, ancak şans eseri o kızına tecavüz etmeye çalışmaz.
Lusamine'in son formunu yendikten sonra Ultra Uzaydan çıkarlar ve Ultra Solucan Deliklerini kapatarak Alola'yı tamamen yok olmaktan kurtarırlar. Oyuncu-karakterin Nebby ile savaşma ve onun pezevengi olma fırsatı var. Ultra Canavarlarla uğraştıktan, Nebby'yi yakalayıp Lusamine'i bastırdıktan sonra Büyük Şampiyon olma yolculuğu devam ediyor.
Son meydan okuma Pokemon Güneş ve Ay Olivia, Aceroyal, Kahilia ve Hula gibi önceki deneme verenlerden oluşan Elit Dörtlü'yü yendikten sonra Büyük Şampiyonun taçlandırıldığı Lanakila Dağı'nda gerçekleşir. Son savaş, Alola'nın ilk Pokemon Ligi Büyük Şampiyonunu taçlandıracak ve sonunda bir Pokemom Dünya Şampiyonu olabilmeleri için bölgenin tanınmasını sağlamaya çalışacak. Bu son dövüşte oyuncular, ilk Alola Büyük Şampiyonu olmak için Profesör Kukui ile topyekün bir mücadeleye giriyor.
Daha sonra büyük bir festival kutlaması düzenlerler, ancak Lillie ve oyuncu karakter, Nebby ile oyunun başında başlangıçta gittiği tapınağa gizlice kaçarlar. Tapu Koko'yu keşfetmek için tapınağa giderler ve Alola adalarının büyük koruyucusuyla son bir savaşa girerler. Oyuncular Pokemon'u başarıyla yakalama seçeneğine sahiptir.
Lillie sonunda yatalak annesi Lusamine'e bakmak için ayrılmaya karar verir. Hau, ona yazacağına söz verir ve jenerikler geldikçe oyuncu karakter, annesinin yanına döner.
