Après s'être écrasé sur une étrange planète inexplorée, le capitaine Olimar doit rassembler les trente parties manquantes de son vaisseau spatial, avant que son système de survie ne s'épuise en trente jours et qu'il ne succombe à l'atmosphère hostile de la planète. Heureusement, les Pikmin, une forme de vie végétale/insecte originaire de la planète, sont là pour l'aider. Olimar doit rassembler et diriger les Pikmin dans ce jeu de stratégie en temps réel pour récupérer les pièces manquantes de son vaisseau tout en combattant la faune et la flore étrange et parfois hostile de la planète.

Les Pikmin existent en trois variétés avec chacune une capacité spéciale. Les Pikmin rouges sont immunisés contre le feu, tandis que les Pikmin bleus sont capables de nager et que les Pikmin jaunes peuvent être lancés loin. En plus du mode histoire, il existe un mode défi qui est débloqué après que tous les types de Pikmin aient été découverts dans le mode histoire. L'objectif de ce mode est de faire grandir le plus grand nombre possible de Pikmin en une seule journée.