故事始于月球探测器的一个发现，因为偶然拍到了白色的影子，天真的大雄（大原惠美 配音）就断定那肯定是月兔，谁知却因此遭到同学们乃至静香（加薮由美 配音）的嘲笑。作为大雄贴心好奶妈的哆啦A梦（水田山葵 配音）对此怎么能坐视不理呢？于是他拿出秘密道具“异说俱乐部徽章”，以守护“想象力”之名，帮助大雄在月球背面建立了理想的月兔王国。未过多久，神秘少年露卡（皆川纯子 饰）转学来到大雄班里，并受邀进入了月兔王国。
　　只不过本该是大雄想象中的产物，似乎月球内真的隐藏着未知的文明以及难以预测的危机……

　　平凡的一天，出木杉君带来了《乌托邦》这本小说，为同学们讲述理想国的故事。那个没有考试和学校的国度，深深吸引着吊车尾的大雄（大原惠美 配音）。偶然机缘，大雄在后山看到了一个新月形状的悬浮物停在空中，随后很快消失。这个发现让他无比兴奋，于是认定这就是传说中的乌托邦。他拜托哆啦A梦（水田山葵 配音）寻找历史上的相关报道，随后又买来时空穿梭飞艇，和胖虎（木村昴 配音）、小夫（关智一 配音）、静香（嘉数由美 配音）前往新闻中各个时代的目击点寻找新月形悬浮物。但是大多数发现都是自然现象或者人工产物，似乎天空的乌托邦真的就只是一个传说。
　　知道某天，那个悬浮物再度出现，引领少年们开启一段全新的冒险……

　　阳光明媚的日子里，大雄、静香、胖虎和小夫一起去参加恐龙博物展。由于被胖虎和小夫嘲笑，大雄情急之下又再次胡说八道，发誓要找到真正的恐龙给他们看。在儿童考古体验现场，大雄找到一枚蛋状石头，于是他将其当作恐龙蛋化石，宝贝一样带回家中，拜托哆啦A梦用时间包袱皮孵化。令人意想不到的是，经过一天一夜孵化，那枚彩色蛋中居然真的钻出两只从没见过的小恐龙。这两只被命名为小咪和小啾的小家伙给大雄带来无限乐趣，可是在现代社会养恐龙又怎会是一件容易的事。万般无奈之下，好朋友们结伴坐上时光机，把小恐龙们带回白垩纪时代，而他们的大冒险就此展开……
　　本片是《哆啦A梦》漫画连载50周年纪念作品，同时也是《哆啦A梦》系列电影的第40部作品。

　　在秩序井然的艾嘉王国，人类谨遵祖先的教训，绝不抬头仰望苍穹，放纵思绪流淌狂奔。传说在很久以前，地上的人们挑战造物，结果致令重力反转，难以数计的人类和建筑“坠入”蓝天，销声匿迹。但森严的秩序和自由思想势必发生冲突，少年艾吉（冈本信彦 配音）夜晚偷偷溜到野外，躺在草地上仰望繁星点点的夜空，而就在此时，身后的洞口出现了一个神色慌张的女孩。她叫帕特玛（藤井雪代 配音），拥有和艾吉全然相反的重力场。为了防止帕特玛跌落到空中，艾吉小心翼翼将其带到小屋保护起来。可是政府很快发现了帕特玛的踪迹，最高领导人动员全部力量展开围捕。
　　在你来我往的追逐过程中，艾嘉王国和反转人的秘密也悄然揭开……

　　在银河系的另一端，原本宁静祥和的匹里卡星突发变故。邪恶的吉尔莫亚将军（香川照之 配音）发动政变，建立军事独裁政府。年仅10岁的总统帕比（朴璐美 配音）无力抵抗，只得乘上飞船被迫流亡。几经辗转，帕比来到了地球，他惊讶地发现，这里人类的身形竟然与他有着巨大的悬殊。没过多久，大雄（大原惠美 配音）和哆啦A梦（水田山葵 配音）他们便和帕比成为好朋友，并且为这个小小的总统建造了临时住所。然而好久不长，吉尔莫亚将军派来的追踪者随后来到地球。
　　为了保护他们的小朋友，为了遥远星球的和平，大雄和朋友们踏上遥远的星际征程……

　　为了准备学校音乐会的演出，大雄埋头苦练他并不擅长的竖笛。这时，他的面前出现了一位神秘的外星少女米佳，她格外中意大雄吹出来的跑调的笛声，于是米佳引领哆啦A梦和伙伴们来到了以音乐为能量的外星球上的一座音乐殿堂。就在这时，一种能够令音乐从世界上消失的神秘生命体突然降临，地球陷入危机……！哆啦A梦和伙伴们究竟能否拯救音乐的未来和地球危机呢？