ある夜、のび太はピンクのもや（どこでもガス）をくぐって見知らぬ森に迷い込む。そこでは人間そっくりの体を持つ動物たちが人間の言葉で話していた。翌日、のび太はその体験をドラえもんや同級生に話すが、ジャイアンとスネ夫はもちろんドラえもんにも馬鹿にされるだけだった。しかし、動物たちが持っていたホタルを入れていた花（ホタルブクロに似ている）が部屋の前に落ちていたのを知り、昨夜のことは本当にあったのではないか…とのび太は考える。そんな中、ママの話からのび太たちの学校の裏山がゴルフ場建設のために切り崩されてしまうという計画があることを知る。

その夜、寝ぼけたのび太は、再び部屋の前に現れたあのもやの中に入り込んだことに気付き、あの世界は夢ではなかったと確信。後を追ってきたドラえもんと共にもやの向こう側を探検する中で、2人はチッポという犬の少年に出会い、再び遊びに来ることを約束して帰途に着く。帰ろうとした2人の前に地球のものより遥かに巨大な月が昇ってくる。ここは「アニマル星」であった。

翌日、裏山を開発しようとする業者らが下見に訪れた。ドラえもんがひみつ道具で追い払ったものの、これくらいであきらめるとは思えず、安心はできない。悩んでいた時、2人はまたあのピンクのもやを見つけた。しずかも誘い、再びアニマル星へ遊びに行くことに。だが、こっそりついてきたジャイアンとスネ夫は、もやの中をさ迷ううち、見渡す限り荒れ果てた世界に辿り着いてしまう。ジャイアンはその中で「恐ろしい何か」を感じると語り、逃げ回る内にアニマル星にたどり着いた。

紆余曲折を経てジャイアンたちと再会し地球に戻った一行は、ドラえもんが手渡したひみつ道具を通じてチッポが救援を求めていることに気づき、アニマル星に引き返した。ところが、美しかったアニマル惑星は爆撃に晒されて無残な有様と化し、星中の動物たちが姿を消してしまっていた。捜索の末にチッポと再会し、難を逃れた動物たちが潜む森の中の隠れ家にたどり着いたドラえもんたちは、かつて動物たちの先祖を迫害した月の悪魔「ニムゲ」がアニマル星を我が物にすべく攻め込んできたことを知り、アニマル星を守るために動物たちと共に闘うことを決意する。

夏休み。ドラえもんとのび太はひみつ道具・絵本入りこみぐつで絵本の中に入り『シンドバッドの冒険』を楽しんでいた。のび太は最近、絵本の世界に夢中になっており、ドラえもんが用事で出かけた後、しずかを誘いに行く。だが、彼女は今からピアノ教室の仲間とキャンプに行く為、代わりにジャイアンとスネ夫を誘うことになった。

ジャイアンとスネ夫が『ジャックと豆の木』の世界に行っている最中、実は日程を1日勘違いしていたしずかも野比家を訪れる。2人は『ピノッキオ』の世界を楽しむことにしたが現実世界に一度戻ったジャイアンとスネ夫が絵本をごちゃ混ぜにしたことで無茶苦茶な話になってしまい、怒ったしずかは先に帰ってしまう。その直後、空中を高速で飛んできた何かに衝突し、しずかは気絶したまま落下してしまう。

翌日、絵本入り込み靴が3足しか揃っていないことから誰か1人だけ現実世界に帰ってきていない可能性が出てきた。ドラえもんが絵本を調べている間、のび太はしずかたちの安否を確認しに行く。ジャイアンとスネ夫は一緒におり、しずかもしずかのママから「しずかなら出かけている」と聞かされ、一安心して帰宅するのび太だったがドラえもんは『シンドバッドの冒険』の1ページに絵本入り込み靴が片方だけ落ちていることに気づき、靴が片方だけでは帰れないと教える。改めて源家に向かった2人は、ピアノ教室の先生からかかってきた電話の内容から、しずかがキャンプに参加していないことを知る。しずかが帰宅していないことに家族が気づかなかったのは、キャンプの日程を1日勘違いしていたことを知らされていなかったからだった。

2人はしずかを助けるべく帰宅するが絵本を散らかしたまま出かけたことに怒ったママが絵本を焼き捨ててしまう。絵本の世界は架空の世界ゆえにタイムマシンでも行けないと落胆する一行だったが、ドラえもんは最後の望みをかけて現実のアラブの歴史について調査を始め、『アラビアンナイト』に実在の人物が登場していることから、そこから空想世界に繋がる可能性を見出す。

ドラえもんとのび太はジャイアンとスネ夫も加え、しずかを助けるべく、時間旅行のガイドであるミクジンの案内でタイムマシンで794年のアラビア・バグダッドへと向かう。

ミクジンとの喧嘩別れや盗賊のカシムの妨害を経て、四次元ポケットを失いながらも船乗りシンドバッドの力を借りて、奴隷商人アブジルの手からしずかを取り戻すことに成功する。しかし、1人砂漠に残されたアブジルはしずかは諦めたもののシンドバッドの黄金宮を目指すという目的は諦めていなかった。アブジルはカシム一味を子分に加え、シンドバッドたちの留守を見計らって、黄金宮を乗っ取る。ドラえもんたちは助けに来たミクジンと共にアブジル一味との最終決戦に臨む。

難破して無人島で助けを待つ少年タガロとその家族は「すぐに船でこの島を離れろ。さもなくば大雨によってこの島は消滅する」という何者かの警告を受ける。「雨なんか降るものか」と思ったが、実際にその夜、実際に島を覆うような黒雲が大雨を降らせ、島が溶けて流れてしまった。

同じ頃、雲の上には天国があると信じてそれをからかわれたのび太に ドラえもんはありもしないものを探すより、実際に自分たちで雲の上に天国（理想の王国）を作ろうと提案する。雲固めガスと雲を均す雲ローラー 雲人形を動かせるロボッター 雲ブロックを作る工事機 芝生や苔に川も作り始める。そんなおり、海に潜って探索していると、島の上の方だけちょん切ったようにバカに浅い海底があった。その時、のび太が落雷に襲われ転落する。それはやけに低い雷雲であった。雲に戻ると苔が伸び始めているが、城の工事は遅々として進んでいない。しかし 人手を増やそうにも、工事機もロボッターも安いものでなく このままでは完成に2〜3年もかかってしまう。しかし 夕食時にパパの学生時代の友人が会社を興すので 株を買ってくれないか?という話が出る。株式会社の仕組みを聞いたのび太はその夜、友人たちから出資を募る「株式王国」というアイデアを閃く。これによって集めた資金で（しずかは1株 ジャイアンは半株 スネ夫は300株で3万円）「雲の王国」を完成させ、楽しいひと時を過ごすのび太達。しかし、そんな時 突然地震が起きた。いつの間にか気流に流された王国が槍ヶ岳の頂上に引っかかってしまったらしい。そこで 吹き荒ぶ極寒の山中にて 謎の巨大亀（のび太曰く ミミガメ）とその背中に乗ったまま意識を失った少年に遭遇する。少年を治療し陽が落ちたので、明日には目が覚めるだろうと帰宅した5人。その夜調べてみるとそれは6千年前、人類に刈り尽くされた 絶滅動物「グリプトドン」の生き残りであったことが判明する。

後日、もう元気になったかと王国へ行ってみるが、もぬけの空であった（少年は飛来した円盤によって連れ去られてしまった後であるらしい）。消えた少年を探す為に、ごはんの匂いを放つ迷子探し機を設置して捜索を始める。だが、それより建国記念イベントを開こうと提案するが、スネ夫はジャイアンのくだらないリサイクルなど よせと却下する。そして続け様に こき下ろしたせいで、王国中 追い回されることになった。様々な乗り物で逃げ、今にもボートから飛びかからんとしてる最中、のび太が飛行スカーフと王の命令を出せる王冠を身に着けて制止し、湖に落ちた。場所は王の間に移り、しばらく王様の気分に浸っていた。そこでふと 迷子探し機のことを思い出す。しかし効果がないので 欠陥道具ではないか?と思ったが、この国にいれば確実に探し出せるはずらしい。そこで再び捜索の為に 槍ヶ岳へ向かった5人。しかし、探せども見つける気配がなく、見つかるまで捜索を続けるよう言ってみるが、どうやら王冠の力も王国の外へは及ばないらしい。そんなおり、頂上にあったはずの王国が消えていた。どうやら風で流されてしまったらしい。ひとまずそちらの捜索を優先した。その道中、豊かな自然に恵まれ 地上では絶滅した動物が多数生息する謎の雲に迷い込む。そこは本物の「天上人」が住む「天上世界」の「絶滅動物保護州」だった。友好的な態度の保護管理員パルパルに連れられて管理施設を案内される。しかしその実、地上人には警戒心と偏見を持っていた。その後食事を摂って 宿泊施設で夜を明かすことになったが、鍵を掛けられ 監禁されていた。その待遇に不快感を持った5人は脱出を図るもタケコプターで飛行中、黒雲の落雷に見舞われる（のび太も飛行スカーフがボロボロになってしまった）。しずか達3人は天上世界の首都「中央州」へと案内されることになった。一方、のび太もドラえもんと合流するも、昨夜の雷でドラえもんのコンピュータがやられてしまっていた。途方に暮れるのび太だが、保護州にて以前助けた小人『ドンジャラ村のホイ』に遭遇する。道中追っ手の円盤から隠れつつ、湖を見つけてネッシーに乗って向こう岸へ渡る。

一方、しずか達は 中央州への入国記念と称して指輪を配られる（それは一度付けると外れない発信機付きであった）。それから天上人の創世神話となる映画の鑑賞をする。あるところに王がいた。そこは地上の楽園であったが、ある時 2人の王が現れた。その2人は常に争いを繰り広げていたが、争いを好まむ王は、戦火から逃れ 楽園を追われる。しかし ひょんなことから雲に乗れることに気付き、そこへ移住する。だが 野心的な2人は、またしてもそこへ攻撃を行う。しかしそんな時 地表を大雨が洗い流した。こうして雲の上に再び楽園が築かれたという内容であった。映画が終わった頃、のび太達は以前助けた少年 タガロの住む村へと到着した。話によれば雲を掘って 底に穴を開け 高い山に接近するのを待って 飛び降りたが、吹雪で低体温症に陥ってしまったらしい。彼らの協力を得て 一緒に脱出しようとするも、同行すれば指輪の発信機により捕まってしまうという。そこで成功を祈ると託し、のび太達は巨大なコンドルに手綱を付けて飛び立った。

しずか達は その後 地上の大気汚染に苦しむ天上界が大雨を降らせて地上文明の世界を洗い流す「ノア計画」を実行しようとしていることを、パルパルより聞かされる。地上人や動植物は あらかじめ避難させるというが、このままでは何もかもなくなってしまう。しずか達は計画の実行を決める最後の審判へ地上人代表として法廷に立つことになる。当然 抗議するも、君達の先祖だってほんの何万年か前までは何もないところで生活していた。と聞く耳を持たない。だが しずかの痛切な訴えと 何も知らず連れて来られたのだから不公平という パルパルの指摘により審議は延期となったが、同じく地上人代表として拉致されていた密猟者たちが円盤（パトカー）を盗んで脱走。これで地上人への反感はますます強くなってしまった。一方、のび太達は脱出できたものの 場所がわからず途方に暮れていた。しかしコンドルは ある匂いを嗅ぎ付け 辿り着いた。迷子探し機の放つ匂いであった。そこで食事を取って 家に戻ると、急に部屋が傾いた。何事かと思ったら、地上は大洪水に見舞われており、街は今まさに沈みゆく最中だった。直後、襖を開けると 2階にも水位が達して流されてしまうも、偶然 復活したドラえもんによって助けられたのび太。洪水で流れて来たどこでもドアにより とにかく雲の王国へ戻ることにする。これからどうしようか考えようにも「もう世界の終わりだよ」と絶望する。その夜 夢を見た。のび太が100点を取って 見せようとするもパパやママ、更に先生までが船に乗って遠ざかっていく夢であった。翌朝 目が覚めると、ドラえもんは呑気にも朝食の準備をしていた。「22世紀のロボットのくせに」と思うが、そこで「地上世界が滅ぶなら 22世紀もドラえもんもないはず」という点に気付く（タイムパラドックス）。そこで確認してみると、ドアの時差調整ダイヤルが10日も進んでいた。誰かがいじったダイヤルを戻してみると、いつもと変わらない光景にママがいて、大洪水の発生は確定していない未来の一つであった。それを変えるべく、天上世界を煙のように消してしまう「雲戻しガス」を抑止力として天上人との交渉に臨む。

その夜、密猟者たちの円盤が王国の湖に墜落した。更に円盤の大編隊が包囲するも、のび太はそれを追い返し、話を聞くことにした。そこで初めてノア計画のことを聞かされる。翌朝、計画の中止を迫るドラえもん達に対し、密猟者は私欲と復讐心から攻撃を主張。それに反対するも、隙を見て王冠を奪われ、王国を乗っ取られる。ドラえもんとのび太、そして交渉に訪れたパルパルとしずか達3人も縛り上げられてしまう。そして主砲の第一射により「エネルギー州」は崩壊した。更に王国が中央州へと迫り、やむを得ず撃ち落とすべく 一斉攻撃を開始するも ビクともしない。そんな中 ドラえもんはガスタンクに穴を開けることを決断。頭突きで扉を破って、そのままタンクに特攻し王国の歴史に終止符を打った。

天上人を救う為とはいえ、雲の王国を滅ぼし、抑止力としての武器も失って丸腰となり、更にドラえもんは意識不明の重体と、絶体絶命かに思われた。しかし、再び法廷へ立たされた4人は、ドラえもんの自己犠牲的精神を評価したパルパルや、かつてのび太に助けられたホイやモア、ドードーらが弁護する。更に天上人移住交渉のため植物星から派遣されていた大使が現れる。彼はドラえもんを念を送ると目を覚ました。そこで自身は地球の出身であること。正体は以前のび太によって知性を与えられた苗木『キー坊』だったことを明かす。そして地球人の中にも自然環境を省みる者が現れていることを訴え、環境が再生するまで天上人の移住を受け入れることを発表。こうしてノア計画は白紙となった。パルパルによって学校の裏山へ送られた5人は、自然環境の再生と天上人たちとの再会を誓った。そこでどこでもドアのダイヤルを戻して、日常へと戻っていくのだった。

ある日の真夜中、酔っ払って寝ぼけたのび太のパパ・のび助がスキーと海水浴が同時に楽しめるというブリキンホテルに部屋を予約する。その話を聞き、春休みはどこにも旅行に行けないと諦めていたのび太は大喜びし、みんなにも自慢してしまう。しかし、それがパパの夢だと知ると、すっかり落胆してしまう。ところが、翌日、野比家の玄関に見知らぬトランクが置かれていた。トランクから出現した門を抜けると、そこはブリキンホテルの建つブリキのおもちゃの島、ブリキン島であった。

ホテルの人々に手厚くもてなされ、ドラえもんとのび太は島で遊んでいたが、やがてのび太が再び道具をねだり、ドラえもんは怒りながらも渋々ひみつ道具を出して説明を始めるが、のび太はそれをろくに聞かずに操作を始めてしまう。暴走した道具によって、のび太はその場から猛スピードで走り出し、行方をくらましてしまう。呆れ果てたドラえもんは「22世紀へ帰る」と叫ぶものの、しばらくしてのび太の捜索を開始する。しかし、突如として現れた謎の飛行船から電撃を受けた彼は、そのままさらわれてしまう。

ひみつ道具の暴走から開放されたのび太は、ドラえもんの「22世紀へ帰る」という発言を思い出し、本当に怒って帰ってしまったのではないかと不安になりながらホテルに戻る。そして「決して入るな」と言われた地下室にうっかり足を運んでしまう。そこには物々しい声を発する不気味な扉があり、すっかり気味が悪くなった彼は、二度と島へは訪れないと心に決めてトランクを仕舞い込んた。

それから3日が過ぎるがドラえもんは姿を見せない。ジャイアンとスネ夫は旅行の話はのび太の口からの出任せと決めつけ、糾弾しようとする。一方で静香はそんなのび太を庇い、ドラえもんがついているから大丈夫とふたりの言う無茶な賭けに乗ってしまう。彼女に迷惑を掛けられないと思ったのび太は、3人をブリキンホテルへ招待することを決める。

ブリキン島をすっかり満喫した一行であったが、突如ブリキンホテルが襲撃を受ける。ジャイアンの活躍で追い払うことができるが、そこでドラえもんが連れ去られた事実を知らされることとなる。4人がドラえもんの救出を決意した矢先、突如ブリキン島が動き出す。島そのものが大型の宇宙船だったのである。

ブリキンホテルの主（主代理）である少年サピオがのび太たちの前に現れた。彼はチャモチャ星からやって来た宇宙人で、ドラえもんを連れ去ったのは彼を追ってきたチャモチャ星のロボット軍隊だという。のび太たちはドラえもんを助けるため、そしてチャモチャ星の危機を救うため、星を支配する独裁者ナポギストラーに挑む。

夢の中で良い思いをしたのび太は夢と現実の落差を嘆き、せめて夢の中で良い格好をしたいとドラえもんに懇願する。一度は「もっと現実の世界で頑張らないと駄目だよ!」と怒られるも、最終的にはカセットを入れることで自分の好きな夢を見られるひみつ道具「気ままに夢見る機」を出してもらう。その翌日、宿題をやり忘れたのび太が裏山で宿題をしていると、奇妙な老人が現れ「知恵の木の実」をのび太に与え、帰り道では「あなたはもっとすごい力が手に入る。ただし、『夢幻三剣士』の世界でのことだが」と言い残し去っていく。

「夢幻三剣士」とは気ままに夢見る機の夢カセットのことであった。のび太はドラえもんに「夢幻三剣士」のカセットを買ってもらい、「妖霊大帝オドローム」に侵略されかけているユミルメ国を救う伝説の剣士ノビタニヤンとして冒険する。

しかし、ドラえもんも気づいていなかった。この冒険、この夢世界が単なる一時の夢ではないことに。

夏休みの自由研究に行き詰まっていたのび太は、ドラえもんが未来デパートに注文していた「創世セット」で新たな宇宙を創り出し、観察絵日記を付け始める。やがて不本意ながらも共同研究という形で強引にジャイアン・スネ夫が参加し、しずかも合流したところで地球型惑星「新地球」へ降り立つ。

「新地球」に誕生した人類の中には、のび太によく似た人間もいた。のび太は自分に似た人間たちについ肩入れし、その世界の神様となって彼らに力を貸してゆく。

一方タイムパトロールは、超空間を移動する謎の密航タイムマシンを追跡していた。しかし捕まえるまであと一歩のところで、超空間の支流に逃げ込まれ取り逃がしてしまう。

「新地球」人類の文明は現実の現代に近いところまで進歩しており、のび太に似た野美のび秀は南極で発見された大穴探検に出発する。そして彼らが目にしたものは、「新地球」の中の空洞に広がる、昆虫人による大文明だった。昆虫人の大統領は地上世界を取り戻そうとしており、のび秀（地上人）に対し宣戦布告をする。

昆虫世界でのび太のそっくりさん・ビタノと、ドラえもんのそっくりさん・エモドランと出会うのび太たち。ビタノは大学の卒業論文として「神のいたずら」の謎に挑戦しており、エモドランのタイムマシンを使いのび太と接触しようとしていたことを明かす。この「神のいたずら」こそ、のび太が「進化退化放射線源」を使い魚を進化させる際、近くを飛んでいた虫を進化させ昆虫人を誕生させたきっかけだったのだ。

ついに地上人対昆虫人の戦争が始まろうとする中、のび太たちは大統領とのび秀たちの前に姿を現し、新たに作った第三の地球へ昆虫人の移住を提案する。恐ろしい戦争は回避され、のび秀たちを乗せた飛行船も無事に地上世界へと帰還する。「新地球」で大きく育った社会を彼らに任せ、のび太たちも観察絵日記を仕上げるため元の世界へ戻っていくのだった。

スネ夫が、人気のミステリー列車の切符を3枚手に入れたと自慢する。ジャイアンとしずかは、ぜひ連れて行ってほしいとスネ夫に頼み込む。そこへのび太が駆け込むと、お約束通りスネ夫が「のび太の分はない」と嫌味を告げようとするも、のび太はどうでもいいと一蹴する。のび太は、何も言わずに3日間家を留守にしているドラえもんの行方を捜していたのだ。

結局その日も当てはなく、すっかり落胆して帰るのび太だったが、家に帰ると何事もなかったかのようにドラえもんがいた。彼の話によると、別の用事で22世紀へ戻った際、長い行列を見て並んでみたら、それは22世紀で大人気の銀河ミステリー列車の切符の販売前で、3日間かかってやっと手に入れたらしい。それを知って大喜びするのび太。2人はさっそくその話題のミステリー列車に乗り込む。それは列車というより宇宙船で、さながら銀河鉄道の夜の世界であった。地球では到底見ることのできない宇宙や惑星の絶景にすっかり感銘を受けたのび太は、お返しとばかりにスネ夫たちを集めて、盛んに自慢した。

そんな話を聞かされては到底黙ってられない3人。ジャイアンも静香も、自分たちも連れて行って欲しいと頼み込む。さらにはスネ夫までもがちゃっかり旅の準備をしていた。こうしていつものメンバーが揃った所で、銀河超特急の扉が開いた。

そのミステリー列車で到着した場所は宇宙の外れハテノハテ星群にある巨大遊園地「ドリーマーズランド」。ドラえもんたち5人は気の赴くままに楽しむが、一方で謎の生命体「ヤドリ」がハテノハテ星群のある星を根城に、人間支配を企んでいた

ある日の夜、のび太は空き地でドラえもんのひみつ道具「生命のねじ（いのちのねじ）」を使い、命を得たウマのぬいぐるみ「パカポコ」と一緒に走る練習をしていた。しかし空き地は手狭であり、またのび太はジャイアンやスネ夫に「牧場を持っている」と嘘をついてしまったため、何とかならないかと考えていると、ドラえもんが22世紀から福引の小惑星引換券を持ってくる。そこに牧場や町を作ろうと思ったのび太は早速、どこでもドアを使って小惑星を調べることに。そのことごとくが小さな岩塊ばかりの『ハズレ券』だったが、最後に残った星の番号をドアに告げると、ドアの先は大自然の広がる美しい星に繋がっていた。

のび太たちはこの星に各自が持つおもちゃを持ち込み、それらにパカポコ同様「生命のねじ」で命を吹き込んで開拓を始め、おもちゃの町「ねじ巻き都市（ねじまきシティー）」を作り上げる。しかし、不思議なことにどこからともなく「出ていけ」というささやき声が聞こえるようになり、さらには原因不明の雷雨にまで見舞われてしまう。

そんなある日、1人の脱獄囚がねじ巻き都市に忍び込む。その凶悪犯・熊虎鬼五郎は、偶然落ちていた「フエルミラー」で自らのクローンを生み出し、彼らを率いて都市の乗っ取りを目論む。ドラえもんたちはその事態に気づかないまま、高度な知性を備えた状態で生まれたおもちゃ・ピーブたちとともにより良い町づくりを進めていくが、その過程で星に隠された重要な事実に近づいていく。

スティーヴンソンの小説「宝島」を読んで宝探しに憧れたのび太は、ドラえもんのひみつ道具「宝さがし地図」で宝島の在処を一回で突き止め、海への冒険に出発する。

いつものみんなも加わって冒険を楽しんでいたのも束の間、突然時空に異変が起き、のび太たちは17世紀のカリブ海へ転移。海賊の戦いに巻き込まれ、のび太はドラえもんたちとはぐれ、ドラえもんはポケットを失い、残ったのはたったの7個のひみつ道具だった。

ピンク色のイルカ「ルフィン」に助けられたのび太は無人島へ流れ着き、島で1人で暮していた少年ジャックと知り合う。一方ドラえもんたちは海賊キャプテン・キッドに助けられ、のび太を助けるために共に宝島のトモス島を目指すが、そこは謎の生物に満ちた未知の島だった。

スネ夫に宇宙旅行のチケットを自慢されたのび太たち。のび太はジャイアンとしずか、そしてスネ夫とともにドラえもんに宇宙旅行を頼みに行く。「本当に宇宙に行けるわけない」と言うドラえもん。かわりに「スタークラッシュゲーム」という最新版の宇宙探検ゲームで遊ぶことになる。

一方そのころ、UFOに乗ってやってきた謎の一行が地球に降り立つ。ジャイアンとスネ夫の2人が「スタークラッシュゲーム」の中で迷子になってしまい、やっとのことでゲームから脱出するとそこはUFOの中だった。既に「スタークラッシュゲーム」を終えていたドラえもん、のび太、しずかの3人はすぐに2人を探しに行くのだった。

白雪姫の劇の練習をしていた5人。しかしどうにもうまくいかない。しかもドラえもんのひみつ道具「万能舞台セット」をジャイアンに取られてしまう。

絶対返してくれないと判断したドラえもんは、「タイムホール」を使って取り返そうとする。ところが失敗し、おまけにのび太が無理した結果、タイムホールの時空が乱れ、その影響で、のび太の部屋のタイムホールが古代の太陽の国といわれるマヤナ国に繋がってしまう。そこでのび太は、自分そっくりの姿をしたティオ王子に出会う。

現代文明のことを知ったティオは興味を示し、しばらくのび太と入れ替わってほしいと頼む。ティオの母は魔女レディナの呪いで眠り続けており、ティオはレディナを倒す強い力を求めているという。ティオと入れ替ったのび太は王子様気分を楽しむも慣れない王国での暮らしにタジタジ、のび太となったティオは慣れない現代世界のあちこちで騒動を起こす。

やがて秘密を知ったしずかたちも、のび太と共にマヤナ国へやって来る。そんな折、ティオに仕える少女ククがレディナに捕われてしまう。ティオはレディナの神殿へ向かい、ドラえもんたちも後を追い、時空を超えた大冒険が始まる。

出木杉から鳥人の話を聞いたのび太は自分も空が飛びたいと自作の翼を作り、ドラえもんと共に裏山で練習していると逃げたピーコを追いかけるしずかに会い、手伝おうとすると鳥人の世界バードピアから鳥人の少年グースケが人間界に迷い込んでしまった。

グースケ自作の人力飛行機スノーグース号を一緒に修理し、グースケのテストフライトを見守っていたドラえもんたち。だが、グースケの墜落現場をジャイアン、スネ夫が目撃していた。2人はスノーグース号につかまり、そのまま謎の穴に3人を追ってバードピアへやって来たドラえもんたちは正体を隠すため、ひみつ道具の「バードキャップ」で鳥人となり、人間界の鳥類を保護する「渡り鳥パトロール隊」の入隊テスト「イカロスレース」に挑むこととなる。

だがその裏では、人類を憎悪するカラス警備隊の長官ジーグリードが、人間界侵攻のために古代の怪物フェニキアを蘇らせようとしていた。ドラえもんやグースケたちはバードピアを救うため、伝説の勇者「イカロス」と共にフェニキアに立ち向かう。

スネ夫に新型のペットロボットを自慢されたのび太は、「ペットロボットが欲しい」とドラえもんに懇願する。ところがドラえもんは「君には僕と言うネコ型ロボットがいるじゃないか」とのび太を叱りつける。怒ったのび太は、腹いせに未来デパートにペットロボットを大量注文するが、送られてきたロボット達はのび太の言うことを聞かず暴れ出してしまう。

町中で騒動を巻き起こしたロボットたちは、ドラえもんによって全て返品されたものの、最後に少年型のロボット『ポコ』が残った。どうやら、そのロボットは地球の技術で作られたものではなく、現代に送られてくる途中で超空間内で紛れ込んでしまったものだという。ポコを元の世界に返してあげるため、ドラえもん達の冒険が再び始まった。

タイムマシンで時空の迷宮へと旅立ち、何とか目的の場所…『王国（キングダム）』に辿り着くドラえもん一行。その世界では、ロボットから感情を抜き取り人間の忠実な下僕へと変えてしまう「ロボット改造命令」が下されていた。少年ロボットであるポコは、ちょうど母親と共に追っ手のドロイド兵から逃げる途中だったのだ。捕まった母親を助けようと飛び出して行ったポコをドラえもんたちは追いかけるが、ドロイド兵達に見つかり、ドラえもんが拉致されてしまうのだった。

台風一過の朝、のび太は台風の子供と出会い、フー子と名付けて可愛がる。

翌日、ドラえもん、のび太、しずか、フー子の4人は、どこでもドアで大草原に遊びに行き、そこで未開の地である風の村に行き着き、風の民であるテムジンたちと仲良くなった。スネ夫はフー子が自分の家の庭で産まれたことから、自分のものにしようとし、フーコに酷い目に遭わされたジャイアンを味方に付けて、やってくるが、ジャイアンはフー子と和解してしまう。

帰宅するドラえもん一行であったが、フー子を諦めきれないスネ夫に風の民と対立している嵐族の古代の長・ウランダーが憑依。乗っ取られたスネ夫は嵐族と共にフー子を奪おうとする。

ある日、のび太は川でおぼれていた子犬を助け、ドラえもんの道具「壁かけ犬小屋」で玉子に見つからないようこっそりと飼いはじめる。のび太は子犬に「イチ」と名付け、良く懐き頭も良いイチとのび太の間にはたちまち友情が生まれていた。そんなある日、のび太と遊んでいたイチはのび太の思い出の品であるけん玉を見つけるのであった。

のび太の町でも人間の都合により捨てられるペットの犬や猫は多く、のび太の元には町中の野良犬や野良猫も集まり、手に負えない状態となる。のび太たちはイチらの今後のことを考えて、自由に暮らせる3億年前の世界へタイムマシンで連れていき、生きていけるよう進化・退化光線銃で進化させた。イチはたちまち無料フード製造機の操作を覚え、けん玉もマスターする。「あした、必ず来るからね」とイチと約束し、一行は現代に帰る（この時、「進化・退化光線銃」を回収するのを忘れ、置きっぱなしにしてしまったところ、イチ達は使い方を学び、さらなる進化を遂げ、一大文明を築き、氷河期を迎える地球から移住の為に脱出した。遺跡の一つである神殿には自分達に知能を授けてくれたのび太が守護神として祀られていた。ここまでが雑誌連載及びコミック版の内容）。

次の日、タイムマシンで3億年前に向かうが、時空間の中で「ねじれゾーン」に巻き込まれ3億年前からさらに1000年経った世界に着く。しかも、ねじれゾーンに巻き込まれた際にタイムマシンの部品が飛ばされ、時間移動の手段を失う。

しかし、その時代にはイチらの子孫と思われる進化した犬とネコによる文明社会があった。そこでタイムマシンの部品を探すことにするドラえもんたち。この国で、一行は、イチに良く似たハチのほか、ダク、ブルタロー、チーコら犬の少年少女4人組と出会う。彼らはネコジャラという大富豪の経営する遊園地「ネコジャーランド」が怪しく、4人の親がネコジャーランドで行方不明になってしまった、ということを知らされる。

しかし、そのとき地球には直径約20キロメートルの超巨大隕石が衝突しようとしていた。ドラえもんとのび太達の3億年の時空を超えた冒険が始まる。

スネ夫にティラノサウルスの爪の化石を自慢されたのび太は、悔し紛れに「自分の手で恐竜まるごと一匹の化石を発掘してみせる」「もし出来なかったら鼻からスパゲッティを食べてやる」と宣言してしまう。翌日、近所の崖で採掘作業を始めたのび太は、偶然にも恐竜らしき卵の化石を発掘する。タイムふろしきによって1億年前の姿に戻され、のび太の体温で温められた卵からは首長竜の一種フタバスズキリュウが孵った。のび太はそれをピー助と名付け、成長させてからスネ夫とジャイアンに見せて二人をギャフンと言わせようと決意する。しかし、ピー助は成長するごとに巨大になっていき、飼育場所を公園の池に移したものの目撃談が広がってしまう。やがてダイバーによる池の捜索活動が始まったうえ、未来からやってきた黒マスクの男にピー助を売り渡すよう脅迫されたのび太は、タイムマシンでピー助を白亜紀に返す事を決意する。黒マスクの追撃を振り切り、白亜紀の海に辿り着いたのび太はピー助を置き去りにして21世紀へ帰還した。

宣言を達成できなかったのび太はジャイアンとスネ夫に鼻からスパゲッティを食わされそうになり、しずかからも「嘘を吐いたのに認めないのは男らしくない」と非難されてしまう。やむなくタイムテレビで皆にピー助を見せようとしたものの、そこにはエラスモサウルスに包囲されたピー助の姿が映っていた。実は黒マスクの攻撃でタイムマシンの空間移動装置が損傷しており、日本近海ではなく北米大陸に置き去りにしてしまったのだ。居ても立ってもいられなくなったのび太はタイムマシンでピー助の下に向かおうとし、皆もそれに同行する。1億年前の北米大陸に辿り着き、ピー助との交流や恐竜時代の冒険を満喫した一同だが、その夜ドラえもんが絶望的な事実を語り始める。先の損傷に加えて定員オーバーで搭乗したせいでタイムマシンは完全に故障してしまい、一億年後にのび太の机が存在する座標（＝超空間への出入り口）に置かなければ時間移動が不可能になってしまったのだ。

やむなく一同はスネ夫のアイデアに従い、1日4時間はタケコプターで、残りの時間は徒歩で移動することでバッテリー消耗を抑えながら、まだ水没していないベーリング海峡を経由して日本に向かう事を決意する。オルニトミムスやティラノサウルスを桃太郎印のきびだんごで手なずけるなどしながら過酷な旅を続ける一同だが、ケツァルコアトルスの襲撃で遂にタケコプターが故障してしまい、桃太郎印のきびだんごも谷に落として失われてしまう。そこに現れた黒マスク率いる恐竜ハンター達は「ピー助を渡せば、君たちを21世紀に送ってあげよう」と懐柔を図るが、のび太達は拒否する。前例がないほど人間に懐いた恐竜であるピー助を諦めきれない黒マスクは、雇い主のドルマンスタインにのび太達の捕獲、すなわち「人間狩り」を提案する。

ラジコンを利用した陽動作戦で逃亡時間を稼ごうとするドラえもん達だが、あえなく作戦は露見し、しずか、スネ夫、ジャイアンは恐竜ハンターのアジトに捕えられてしまう。彼らを助けるべくアジトへ侵入したドラえもんとのび太にはティラノサウルスがけしかけられ、絶体絶命の危機に陥る。だがそのティラノサウルスはかつて桃太郎印のきびだんごで手なずけた個体だった。一同が反撃を開始し、ティラノサウルスがドルマンスタインのペットであるスピノサウルスと対決する中、戦闘の余波でアジトは崩壊・水没していく。ドラえもんはのび太達と捕らえられた恐竜を四次元ポケットに収納し、懸命に泳ぐピー助に掴まる事でかろうじてアジトから脱出した。その後、事態を察知して現れたタイムパトロールの手で恐竜ハンター達は全員逮捕された。

全てのひみつ道具を失ったにも関わらず、一同はタイムパトロールの手を借りずに成長したピー助の背中に乗る事で目的地を目指す。やがて辿り着いた小島には超空間への出入り口が開いており、近海にはフタバスズキリュウの群れが棲息していた。ピー助が還るべき場所に辿り着いたことを悟ったのび太は、泣きながら別れを告げて21世紀へ帰還した。その夜、のび太はかつてピー助と遊んだボールを卵を温めていた時のように抱きしめて、ピー助の幸せを願いながら眠りにつくのだった。

天文学者の満月博士とその娘で助手の美夜子は地球に大質量の天体が接近していることを察知した。同時に地球上では不吉な前兆のように暴風雨や地震などの異常気象が多発し始めていた。

一方、いつも通り何をやってもダメなのび太はテレビアニメの影響で魔法が使えないかと夢想し始める。突如ドラえもんとのび太の形をした石像が空から降ってきたり、その石像が庭から玄関へ移動したり、石像を四次元ポケットに収納したドラえもんが原因不明の腹痛を起こすなどの出来事が起こる中、のび太はひみつ道具・もしもボックスを使って「魔法が使える世界」を作り出すことを思いつく。しかし、実現した「魔法の世界」は幼少期から練習をしなければ魔法を使えないなど、のび太の夢想とは程遠い世界だった。ドラえもんは元の世界に戻そうと提案するが、のび太は「元に戻すのは一つくらい魔法を使えるようになってからにしたい」と決意して魔法の練習を始め、なんとかしずかのスカートをめくる程度の魔法は使えるようになる。

そんなある日、黒い流れ星が地球へ落下してきた。落下地点を訪れたジャイアンとスネ夫、ドラえもん、のび太、しずかの5人は猿のような悪魔ギムに襲われ、高名な魔法学の研究者・満月牧師と娘の美夜子に助けられる。満月牧師によると、悪魔とはかつて人間に魔法を与えた存在であり、同時に魔界星と呼ばれる天体からやってきた宇宙人なのだという。そして、彼の妻（美夜子の母）はかつて幼い美夜子の命を救うため悪魔に魂を売り渡しており、その影響で魔界星が地球へ接近、悪魔たちの地球侵攻が始まったのだった。そして悪魔を食い止めるためにはナルニアデスという男が何処かに隠した「魔界歴程」という書物を手に入れるほかない。その話を聞いたのび太達は世界を元に戻そうとするが、のび太のママがもしもボックスを粗大ごみに出してしまった為、世界を元に戻す事は出来なくなる。その夜、満月牧師は悪魔に誘拐され、美夜子は悪魔たちと戦うため一人で魔界歴程を探す事を告げて去っていった。

悪魔と戦うことを決心したドラえもん達5人はどこでもドアを利用して美夜子と合流、洞窟の中に隠された魔界歴程を発見したものの、彼らが協力していた美夜子は悪魔メジューサが化けた偽物だった。一同は氷漬けにされ魔界歴程を奪われてしまうが、上下二巻のうち下巻はジャイアンの手に残されていた。ネズミの姿に変えられた本物の美夜子と合流し、（変身魔法を解除できなかったのでやむなく）彼女を猫の姿に変えた一同は大魔王デマオンを倒す為に魔界星へ向かう。

魔界星の過酷な環境に翻弄されながらもデマオンの居城に辿り着いた一同は、銀のダーツをデマオンの弱点である左胸（心臓）目掛けて投げつける。しかし、ダーツは効果を発揮せず、デマオンの反撃によりしずか、ジャイアン、スネ夫、美夜子は捕まってしまう。絶望的な状況下、ドラえもんはタイムマシンで過去に戻ってもしもボックスの使用を阻止しようと思いつくが、メジューサは超空間を越えてタイムマシンを追跡し、箒を飛ばすことに成功していたドラえもんとのび太を石化してしまう。かつて空から降ってきた二人の石像は、未来から来た二人が石化されて箒から転落した姿だったのだ。悪魔の魔力を打ち消す月の光や月光とうによって一時的に石化が解除された二人は四次元ポケットの中で暴れるなどして抵抗を試み、遂にドラえもんの腹痛の正体に気付いたドラミが事態を察知して二人を石像から元の姿に戻した。ドラミが新品のもしもボックスを持って来たことで世界を戻す事も可能になり、物語は大団円を迎えた。

かに思われたが、世界を元に戻しても「魔法の世界」は並行世界として続いていく事が発覚。捕まったままの皆を見捨てるわけにはいかず、ドラミを加えた三人はタイムマシンで再び魔界星へと向かう。捕虜にされた5人を救い出し、地球を護る月の魔力を破壊しようと目論むメジューサを追撃する一同。そこでメジューサの正体が、かつて悪魔に魂を売り渡した美夜子の母だと発覚する。彼女は「デマオンの心臓は魔界星の赤い月」という重大な情報を言い遺し、愛する娘に抱かれながら消滅していった。心を一つにした7人と満月牧師はひみつ道具と魔法を駆使して悪魔たちに立ち向かい、のび太の手に残った最後の銀のダーツを赤い月へと投擲する。デマオンの死と共に赤い月が落下したことにより、魔界星は大爆発を起こして消滅した。

その頃、元の世界でも大質量天体の地球衝突回避が確認されていた。ドラえもんとのび太は一連の大冒険が夢のようだと思いながらも、しずか、スネ夫、ジャイアンの下へ駆け出していった。ただし空き地の木には乗り捨てられる結果になった箒が差さっていた。

ある日のび太は、裏山にあるゴミの不法投棄された場所で小さな苗木を見つけ、家に持ち帰る。しかしママには「庭に植えてはいけない」と言われてしまう。困ったのび太がドラえもんに相談すると、ドラえもんはひみつ道具の植物自動化液を取り出す。これを植物にかけると、どんな植物も自由に動けるようになるという。さっそく液をかけた次の日の朝、自由に動けるようになった苗木に「キー坊」とのび太は名前をつけ、弟のように可愛がる。ママたちともうち解け合い、キー坊はやがて野比家の家族となっていく。

しかし、裏山で発見された謎の物体を追っていくうちに植物型宇宙人たちが住む惑星・緑の星に迷い込んでしまったドラえもん達は、地球の植物を全て緑の星に移住させるために地球の人類を根絶やしにするという恐ろしい企み「地球人絶滅計画」を知る。緑の星の女王であるリーレと出会い、彼女の手を借りて地球へ戻ろうとする一同だが、大臣のシラーは絶滅計画の切り札である緑の巨人を復活させる為の生贄としてキー坊を誘拐した。計画に反対する長老ジィの助けで何とか地球へ戻ったドラえもん達だったが、地球全土は既に「緑兵」の侵攻を受けて緑に覆われてしまっていた。

人類は滅ぼされたかに思われたが、緑の星へ飛ばされた際にドラえもんのポケットからこぼれ落ちたタンマウォッチの効果で、地球全土の時間が停止している事が発覚。まだ計画を止めるチャンスがあると気づいた一同は、緑の巨人復活を阻止するべくキー坊の救出に向かう。のび太の呼びかけにより生贄にされる寸前で脱出したキー坊だったが、彼の目の前には、かつて一緒に遊んだ女の子の持ち物であるジョーロが落ちていた。女の子が死んだと誤解したキー坊の悲しみと怒りは緑の巨人を覚醒させてしまい、ドラえもんたちはおろかシラーたち緑の星の住人も緑に呑まれていく。かろうじて意識を取り戻したのび太にリーレは怒りをぶつけるが、のび太はただひたすらキー坊を救い出そうと尽力する。その姿に心打たれたリーレも協力し、キー坊は緑の巨人から解放。その影響で緑の中に囚われていたドラえもん達やシラーも解放される。

暴走した緑の巨人は緑の星にも壊滅的な被害を与えており、土砂に覆い隠されていた戦争の痕跡が露呈する。シラーは緑の星もかつて人類と同じ過ちを犯していたことを知って計画を後悔し、のび太とキー坊の関係に希望を見た長老ジィは最期の力で滅びかけた両星を救う。のび太と和解したリーレは人類に時間を与える事を議会に訴え、遂に人類絶滅計画は撤回された。同時にのび太達はキー坊の言葉を理解できるようになる。長老ジィの後を継ぐことを決意したキー坊は緑の星に留まる事を決意し、のび太に別れを告げて去っていく。その夜、帰宅したドラえもんとのび太の様子に全てを察したパパとママは、あえてキー坊の行方を問いただすことなく二人を暖かく迎えたのだった。

ある日、部屋の畳が突然跳ね上がりドラえもんとのび太は驚くが、のぞき込むと、そこははるか宇宙の彼方を航海する宇宙船につながっていた。宇宙船を操縦しているロップルと宇宙ウサギのチャミーは、「コーヤコーヤ星」という星に移り住んで開拓している途中で、その資源豊かな星をガルタイト鉱業の一味が狙っていると告げる。

パラオの海でスクーバダイビングを楽しんだというスネ夫の自慢話をうらやみ、自分もダイビングがしたいと言い出すのび太。見かねたドラえもんはあるひみつ道具を出す。それは架空水面シミュレーター・ポンプという道具で、陸上に架空の海を作りだすことができるのだという。

早速のび太たちは、タケコプターでいつもの空き地に向かい、トトスキーや架空海水まきぞえガスを使っていろいろな魚を集める。架空水体感メガネをかけて、架空水面シミュレーター・ポンプで作り出した架空の海で遊び始めるが、そこに人魚族の姫・ソフィアが迷い込んでしまう。

人魚族は元々「アクア星人」という異星人であり、約5千年前に怪魚族により汚染されたアクア星から移住し、地球の海底に町を造り暮らし始めたのだという。その人魚族が守る宝「人魚の剣」を怪魚族が狙っているらしい。もし「人魚の剣」を怪魚族が手に入れてしまったら、宇宙全体が彼らに支配されてしまう。事情を知ったドラえもんたちは人魚族と協力し、怪魚族から宝と宇宙を守るため戦うことを決意する。

スネ夫の従兄が作ったプラモデルのロボットを自慢されたのび太は、スネ夫のロボットより巨大なロボットを作るとスネ夫たちに約束してしまう。しかし、頼みの綱のドラえもんは「ロボットなら自分がいるだろ!!」と言い残して、駄々をこねるのび太と夏の猛暑に耐えかね、避暑に出かけてしまう。ドラえもんを追いかけて北極へとやってきたのび太は、そこで見つけたボウリング玉のような青いボールと空から降ってきた謎の部品を家に持ち帰った。すると、青いボールから突如電子音が響き、それに応えるように形状の違う謎の部品がいくつも庭に降ってきた。部品の形からのび太は巨大ロボットのパーツだと確信するも寒さで北極から帰ってきたドラえもんは覚えがないという。それでも何か運命を感じたのび太はドラえもんのひみつ道具「逆世界入りこみオイル」と「おざしき釣り堀」で作った鏡面世界へと部品を持ち込みそこで組み立てることにする。完成した巨大ロボットに「ザンダクロス」という名前を付け、ドラえもんとのび太はしずかと一緒にザンダクロスで遊ぶことにした。

しかし不意の出来事で、ザンダクロスは超高層ビルを一瞬で崩壊させるほどの攻撃力を持った危険なロボットだと知ったのび太としずかは、ドラえもんの提案でザンダクロスを鏡面世界に隠し、このことは3人の秘密にすることに決めた。しかし、数日後、ロボットに関する約束を持ち出して勝負を挑みに来たジャイアン達からのび太を救った謎の少女リルルは巨大ロボットの持ち主を名乗り、のび太が所持していることを知り、返却を要求する。

彼女の話によると、ザンダクロスは頭脳を持っており、自分で判断して行動ができるという。しかしその頭脳＝青いボールをなくしてしまったのび太は、許してもらう条件としておざしき釣り堀をリルルへと渡してしまい、今度はこの事を口止めされる。それからしばらく経った夜、のび太は裏山で謎の流れ星を発見し、その着地点におざしき釣り堀を発見し、さらにのび太の様子を見に来たドラえもんと共に鏡面世界へ向かう。

鏡面世界ではリルルが多数のロボットを指揮して基地を建設中であった。そこでロボットによる地球人捕獲作戦という恐ろしい計画を知ったドラえもん達は彼女達の追跡から逃れ、追手のザンダクロスがおざしき釣り堀を無理やり広げようとしたことで引き起こした次元震で鏡面世界の出入口は消滅した。リルルのことが気がかりになるのび太であったが次の日、偶然ママがザンダクロスの頭脳を追い回すところを見つけ、ほんやくコンニャクで話を聞くとリルル達の母星メカトピアから彼女達の首領である鉄人兵団が地球に向かっていることを聞かされる。のび太とドラえもんはスネ夫とジャイアンに協力を要請し、スネ夫の案でザンダクロスの頭脳を仲間に加えようとひみつ道具「おはなしボックス」でひよこロボット、ピッポに改造し、鉄人兵団を迎え撃とうとする。

パパに買ってもらったカブトムシ（カブ太）が虫相撲に負けてしまった。そこでのび太はドラえもん・ドラミに頼み込み、300年前のニュージーランドからもっと大きなカブトムシを取ろうとするが誤ってジャイアントモアを捕まえてしまった。元の場所に戻したらきっと絶滅してしまうと思ったのび太はドラミに頼んで絶滅動物を保護する奇跡の島・ベレーガモンド島を見つけてもらう。しかしベレーガモンド島で絶滅動物の研究をしているケリー博士の助手ゴンスケは、1980年の時代からのび太そっくりの少年をドラえもん呼ばわりして連れて行ってしまう。

ゴンスケが改めてのび太らを連れて行き、ケリーがジャイアントモアを預かった後、のび太はカブ太に代わりベレーガモンド島から無断で持ち帰ったカブトムシを使って虫相撲に勝つ。それを追ってきたゴンスケに、しずか・ジャイアン・スネ夫と共にベレーガモンド島へ強制連行される。ここから、ドラえもんたちの冒険が繰り広げられる。

ドラ焼きを沢山食べた後の昼寝中に怪盗DXと名乗るハンターに、盗んでも他人にとって仕方がないはずの首に付けた鈴をもぎ取られ、持ち去られたドラえもん。怪盗DXから贈られたカードを受け取ったのび太がシャーロック・ホームズセットでその行方を調査したところ、あらゆるひみつ道具が展示されている未来の博物館「ひみつ道具博物館（ミュージアム）」にあるということが分かる。鈴を探すために博物館を訪れたドラえもんたち5人は、案内役のクルトと共に館内を見て回ることにした。その翌日、博物館に「大事なひみつ道具をいただきに参る」という怪盗DXからの予告状が届く。ドラえもんたちは、現れた怪盗DXに応戦するもねじ伏せられ、6つのひみつ道具を奪われてしまう。果たして怪盗DXの正体とその目的とは?

夏休みのある日、前人未到の大魔境を探検したいと思い立ったジャイアンとスネ夫は、ドラえもんに未知の大魔境を探させようとする。無理な要求かに思われたが、のび太が空き地で拾った犬のペコが自家用衛星のカメラを操作した結果、写真の中からアフリカの秘境 “ヘビー・スモーカーズ・フォレスト” に佇む謎の巨神像が発見される。前述の4人にしずかとペコを加えた探検隊はどこでもドアでアフリカに向かい、目標地点の100km手前から探検を開始する。

初日、探検ムードを出すためにドラえもんはひみつ道具を使用し、アフリカのジャングルで猛獣たちと戦いスリルを味わいながら冒険した。夕方になり空き地に戻ったドラえもんたちだが、猛獣たちから襲われる役ばかりでご機嫌斜めになったジャイアンは「探検ごっこはもうやめだ!!」と探検の中止を宣言して家に帰ってしまう。その夜、ジャイアンは自身の部屋で幻の巨神像を目の前にする。巨神像はジャイアンにサインペンで書いた宝の地図を授けて消えていった。

次の日、宝の地図の真偽には半信半疑ながらも、一行は再び大冒険へ出発する。しかし、「探検ムードを壊すひみつ道具は全部空き地に置いて行こう」というジャイアンの提案で、前の日に使ったひみつ道具を全て空き地に置いていくことになった。船で川を遡上して目的地に向かおうとする一同だが、巨大なワニの群れが現れた上、ジャイアンが舵を忘れたせいで船は沈没し、どこでもドアは空き地の粗大ごみと間違われて破壊され、脱出手段も日本へ帰る手段も失ってしまう。しかし、そこに現れた原住民がワニを退治して一行を救った。その夜、原住民の長老から巨神像があるというバウワンコの謎について話を聞くことができたが、ジャイアンの神にそむく言葉に怒った原住民たちは一行を村から追放する。やむなくキャンピングハットの中で、一夜を明かすことになった一行だが、ジャイアンは自分のせいで皆を窮地に追いやった責任を抱えて苛立ち、部屋に閉じこもって号泣してしまった。

翌日、少ないひみつ道具を駆使してサバンナを越え、「オドロンドロの谷」に辿り着き「死霊の国」の謎を解いたその時、ペコが突然二足歩行になって話し始める。ペコの正体は進化した犬の国・バウワンコ王国の王子クンタックだった。彼は大臣のダブランダーに父を暗殺され、王国から命からがら逃げ出した末に日本へ辿り着いたという。王国を乗っ取ったダブランダーは封印されていた古代兵器を復活させて、人間世界をも侵略するための計画を開始したという。

ドラえもんたちはペコを助けることを決意し、「国が乱れるとき、10人の外国人が現れ、巨神の心を動かす」という予言に従って巨神像内部への侵入を企む。しかし、待ち伏せを受けた一同は古代兵器の空爆によって窮地に陥ってしまう。覚悟を決めたペコは1人で巨神像へ向かうが、意を決したジャイアンがそれに続くと、ドラえもんら4人も後を追い、遂に全員が心を一つにする。巨神像へ突入する直前、のび太の「予言の外国人、あとの5人はとうとう来なかったね」という言葉を聞いたしずかちゃんは「先取り約束機」を使ったアイデアを思い付き、5人の外国人……すなわち未来から来た自分たちを呼び出す事に成功する。

新たに5人の味方とひみつ道具を手に入れたドラえもんたちは激戦の末に巨神像を動かしてダブランダー軍の古代兵器を一掃。敗走したダブランダーは蜂起した市民に追い詰められ、巨神像の攻撃で気絶する。こうして遂にペコは王として復権し、バウワンコ王国は救われた。ドラえもんたちは王国の歓待を受けたあと日本へ帰国するが、「過去の自分たちを救う」という約束を果たす為に、タイムマシンでもう一度戦いに向かうのだった。

子どもたちに大人気のヒーロー番組『ミラクルヒーロー銀河防衛隊』を見て「自分もヒーローになれたら」と憧れるのび太。一方、同じくその番組を見たスネ夫とジャイアンがしずかを誘ってヒーローものの映画撮影を始めた。それを目の当たりにしたのび太も「参加したい」と懇願するがヒーローの相手の怪獣役を与えられてしまい、ジャイアンに投げ飛ばされてしまう。

家に帰ってきたのび太からその経緯を聞き、自身も番組のファンだと自称するドラえもんはのび太と再びジャイアンたちの元へ向かい、監督ロボット・バーガー監督の映画制作の能力と衣装のスーツを「グレードアップライト」による力で超能力を使えるようにして本格的な映画を撮ることになった。

撮影後、そこへ現れた謎の人物・アロンから「故郷のポックル星を救って欲しい」と頼まれ、アロンの乗ってきた宇宙船に乗り込みポックル星へと向かう。「本格的な撮影になってきた」と期待を膨らませる5人であったが、そんな彼らを待ち受けていたのはポックル星の侵略を企（たくら）む宇宙海賊団との本物の戦いだった。

「銀河防衛隊」となったドラえもんたちは宇宙海賊団の総攻撃からポックル星を守り抜くために力を合わせて立ち向かう。

はるか大昔の中国大陸。原始人の少年・ククルは川へ漁に出掛けて魚を獲ってきたが、帰還した時には既に村は何者かに襲撃され焼け野原と化していた。絶望に陥る中、そこへ突如ブラックホールのような裂け目（時空乱流）が現れ中へと吸い込まれてしまった。

一方、現代の日本では、家でも学校でも叱られてばかりののび太が家出を決意し、ママの反対を押し切って家を飛び出す。だが、どこもかしこも私有地か国有地でどこにも自分の思い通りになる土地が見当たらない。最初は「止めても無駄だからね!!」とのび太をバカにしたドラえもん、しずか、ジャイアン、スネ夫の4人も各々の理由で家出するも行くところがなく途方に暮れていた。それならばいっそのことまだ人間が誰も住んでいない旧石器時代（7万年前）の日本へ行こうと思い立ち、史上最大の家出へと出発する。誰にも邪魔されないユートピアが完成したが、親が心配になり一時帰宅することにした。

数日後、ドラえもんたちはひょんなことから現代に飛ばされたククルと出会う。ククルの一族であるヒカリ族は、精霊王ギガゾンビに操られる凶暴なクラヤミ族の襲撃を受けたという。ドラえもんたちは捕われたヒカリ族を救出するため、力を合わせて中国大陸へ向かい、ヒカリ族を連行していたツチダマを倒した。救出したヒカリ族をどこでもドアでギガゾンビの手も届かない場所として日本に移住させた。

ヒカリ族は新天地の日本で新たな村の建設を開始し、ドラえもんたちはそれを見届けた後、元の時代へ帰っていったが、その後ドラえもんたちが再び訪れて見るとギガゾンビにより村は滅ぼされていた。ヒカリ族はすでに中国大陸にあるギガゾンビの居城、常闇の宮(とこやみのみや)に連行された後だった。

常闇の宮を探すドラえもん一行だったが、吹雪の中でのび太がはぐれて行方不明になってしまう。

ドラえもんたちは、たまたま避難した洞窟から常闇の宮を発見。ドラえもんは亜空間破壊装置の部屋にたどり着き、ギガゾンビと対峙し、彼が未来から来た時空犯罪者であることに気づき、戦いを挑むも敗れて捕えられる。

ドラえもんたちが生け贄に捧げられそうになったところへ、のび太が、彼の作った空想動物のペガ(ペガサス)・グリ(グリフィン)・ドラコ(ドラゴン)とともにあらわれる。奴隷にされていたヒカリ族も蜂起してクラヤミ族と戦い、ドラえもんたちは亜空間破壊装置の部屋でギガゾンビとの決戦に及ぶ。亜空間破壊装置はククルが破壊。さらにドラえもんが投げた本物の石槍が決め手となり、ギガゾンビの仮面が叩き割られた。

ドラミとタイムパトロール隊も駆け付け、ギガゾンビは歴史破壊未遂罪で逮捕、彼の施設は歴史に残らないよう破壊される。ヒカリ族は改めて日本の地で新しい村を作ることになった。のび太の空想動物は空想動物サファリパークへ引き取られることになり、タイムパトロール隊と旅立つ。一同は涙で見送り、壮大な家出は幕を閉じるのだった。

10万年前の南極にて、謎の少女カーラと老人ヒャッコイ博士は都市遺跡を探索中に「ブリザーガ」と呼ばれる巨像の骨格を発見する。カーラはその頭部から「リング」を抜き取るが、遺跡を護るタコ型の巨像オクトゴンの襲撃を受けて取り落としてしまう。リングは腕輪のような形に変形しながら水路へ沈んでいった。

10万年後、現代の東京ではドラえもんとのび太が夏の暑さに耐えかねていた。ある日、ドラミから22世紀のロボット占いでドラえもんは「氷難で最悪な一週間になるから氷に近づくな」と忠告される。しかし、占いを信じないドラえもんはその話から南太平洋に浮かぶ巨大な氷山へ遊びに行くことを思いつく。ひみつ道具「氷細工ごて」で氷の遊園地を作ったドラえもん達は、氷山の下層部分で氷漬けになったリングを見つける。調べてみたところ、リングが埋まったのは、人が住んでいるはずもない10万年前の南極だった。

リングの落とし主に会うために氷山の動きを辿り、氷が作られた場所へ南極探検に向かったドラえもんたち。激しいブリザードを避けてビバークした場所で「ここほれワイヤー」が氷の下に大きな反応を見つける。さっそく氷底探検車で氷を掘り進むと、広大な地底空間と氷に閉ざされた巨大な都市遺跡が姿を現した。遺跡でひと際大きな塔に入ると氷漬けになっていた謎の生物モフスケを発見、更に何故かドラえもんの姿で氷漬けになっていた石像ヤミテムの襲撃を退けた一同は、その場所の氷が10万年前に出来た事を突き止めると、リングを届けるため「タイムベルト」で10万年前へとタイムスリップする。

氷に閉ざされる以前の遺跡へたどり着いたドラえもん達は、オクトゴンに襲われていたカーラとモフスケに似た姿の生物ユカタンを救出する。カーラにリングを返そうとするのび太だが、石コウモリの襲撃を受けリングと荷物を奪われてしまう。更に氷点下100℃に達する夜が迫っている事を知らされた一同はヒャッコイ博士のシェルターへ避難することになる。カーラたちは自分たちのことをヒョーガヒョーガ星から調査にやってきた異星人と名乗り、遺跡を作ったのも彼らの祖先だと説明する。ヒョーガヒョーガ星人は失われた古代技術を研究することで科学を発展させようとしていたが、惑星開拓用に製造された最強の石像ブリザーガの封印を解いた為にヒョーガヒョーガ星を氷漬けにされてしまった。博士たちは故郷を救うため、ブリザーガを封じる力を持つリングを手に入れようとしていたのだ。

翌朝、石コウモリに取り付けた「トレーサーバッジ」の反応を追って遺跡調査へ向かった一同。遺跡内ではドラえもんの姿に擬態したヤミテムが暗躍し、鈴と四次元ポケットを奪われた本物のドラえもんが偽物と誤解されてしまう。しかし、本物のドラえもんの身を挺した行動とのび太の優しさでヤミテムの陰謀が発覚。正体を現したヤミテムを「急速冷灯」で氷漬けにし、奪還した四次元ポケットの中に入っていたリングをカーラに手渡すことに成功する。だが、同じころブリザーガの骨格がリングを外された影響で復活、地球を氷漬けにしようと暴走を始める。タイムベルトを使って10万年後に避難しようとする一同だが、ドラえもんとユカタンが強風に吹き飛ばされて10万年前に取り残されてしまう。

現代に辿り着いたもののタイムベルトの電池が切れ、氷に閉ざされた地底空間で途方に暮れる一同。しかし、ドラえもんはユカタンを氷漬けにして冬眠させることで未来へ予備の電池を送っていた。現代で発見されたモフスケの正体は永い眠りを経て変色したユカタンだったのだ。10万年前へ舞い戻ったのび太達はドラえもんを救出し、ひみつ道具を駆使してブリザーガの動きを止め、リングを頭部に突き刺して再封印することに成功する。リングは塵になって消滅したが、荷物を取り返すため石コウモリの巣を捜索していたジャイアンとスネ夫が無数のリングの残骸を発見する。ブリザーガ封印の希望を得たカーラと博士はドラえもんたちを地上へ送り届け、宇宙へと帰っていった。

冒険を終えた一週間後、ドラえもんとのび太は天体望遠鏡で10万光年彼方にあるヒョーガヒョーガ星の座標を観測する。そこには10万年前の光景、博士の研究が成功し惑星を覆う氷が溶けつつあるヒョーガヒョーガ星の姿が映っていた。

夏休みのある日、のび太は出木杉から『宝島』の本を教えられ、ジャイアンたちに自分も宝島を発見すると宣言してしまう。のび太がドラえもんのひみつ道具「宝探し地図」で宝島を探したところ、最近太平洋上に現れた新しい島を見つける。のび太たちは組み立て帆船「ノビタオーラ号」に乗って島を目指すが、島に上陸する手前で海賊に襲われる。しずかが海賊にさらわれ、島も消え失せてしまう。のび太たちは海に漂う少年・フロックとペットのオウム型ロボット・クイズに出会う。島は巨大な海賊船で、フロックは海賊船から逃げたメカニックだった。のび太たちは海賊からしずかを助け出し、宝島に眠る財宝に隠された秘密を探るため船を進める。

一方、しずかは海賊船の中で自分と似た少女・セーラに出会う。セーラとフロックの父親で海賊船船長のシルバーは地球のエネルギーを吸い取り、新しい星に移る「ノアの方舟計画」を実行しようとしていた。海賊船にのび太たちが駆け付ける。フロックやドラえもんの奮闘でエネルギー奪取は阻止された。シルバーはのび太たちの説得を受けて改心し、息子のフロックとも和解し、元の時代へと帰っていった。いつもの空き地で遊ぶのび太は、ポケットから転がり落ちた金貨を見て、ひと夏の冒険に思いをはせる。

月面探査機ナヨタケが月で謎の動く影を撮影したとニュースになる。のび太は「月のウサギだ」と言い、みんなの笑いものになる。それを聞いたドラえもんは異説クラブメンバーズバッジで「月の裏は空気があり生き物が住んでいる」という異説を唱え、のび太とどこでもドアで異説の月に行く。二人は月のクレーターにウサギ王国を建設。動物ねんどでウサギ型生物ムービットを作り、水や植物を増やす。のび太はジャイアン、スネ夫、しずか、そして転校生のルカにバッジをつけ、月の王国に行く。だがのび太がねんどで作り損ねたウサギ怪獣が巨大化して暴れだし、のび太はバッジを残して行方不明になってしまう。

ドラえもんたちは月の地下でのび太を発見。ルカは自分がカグヤ星のゴダール博士によって作られた人工生命体エスパルであると明かす。地下はエスパル11人が暮らすコロニーだった。のび太たちはルカたちと月面でカート遊びをするが、アルがエーテルの力で岩石を壊したのをきっかけにカグヤ星軍が攻めてくる。のび太たちは命からがら地球に逃げ帰るが、ルカたちエスパルがさらわれ、どこでもドアが破壊されてしまう。地球についてきたモゾはルカが残した宇宙船に案内する。ルカたちを助けるため、のび太たちは決死の覚悟で、夜、家を抜け出し、ドラえもんが改造した宇宙船で地球を出発。ルカやノビットの機転で助かったルナとしずかを月に残し、カグヤ星を目指す。

カグヤ星に囚われたルカは部隊隊長ゴダートがゴダール博士の子孫であり、カグヤ星を去る直前にアルが告げた予言「千の時を経て友と一緒に舞い戻らん。千のウサギが降り注ぎ光の大地を取り戻さん。」を荒廃したカグヤ星を蘇らす希望と捉えエスパルを探していたと知る。ドラえもんたちはカグヤ星に到着、星を支配するディアボロの元に乗り込む。だがドラえもんたちは捕まり四次元ポケットも取り上げられてしまう。ディアボロはエスパルのエーテルで破壊兵器を完成させようとする。突然四次元ポケットから大量のムービットたちが飛び出し、ドラえもんたちに加勢する。ノビットが発明した定説バッジをしずかがムービットたちに付け、スペアポケットから送り込んだのだ。ディアボロはルナをさらい、破壊兵器となって地球を侵略しようとするが、のび太とルカは力を合わせて空気砲でモゾを撃ち、ディアボロを倒す。ゴダートが先祖から受け継いだ石でカグヤ星は明るい空を取り戻す。月に帰ったルカたちは、異説バッジでエスパルの能力を捨て普通の人間になり、ウサギ王国で暮らすことになった。のび太たちは地球と月が自由に行き来できる日を夢みながら、月から飛び立つ。

スネ夫たちと恐竜展を訪れたのび太は、化石発掘体験で恐竜の卵の化石を見つけた。「タイムふろしき」をかぶせると、生まれてきたのは双子の羽毛恐竜。それも「宇宙完全大百科」に載っていない新種（新恐竜）だった。のび太は双子の恐竜に「キュー」と「ミュー」と名付け、時には恐竜博士のアドバイスを受けつつ、ノビサウルスランド（「飼育用ジオラマセット」）の中でドラえもんと一緒に育てていく。すくすくと成長する二匹は徐々に違いを見せ、軽やかに滑空するミューに対しキューは無様にばたついてしまうため、飛ぶことが出来なかった。そしていよいよジャイアンたちの前でお披露目する日がやってくる。しかし騒ぎに気付いたママから隠そうと「空間移動クレヨン」を使ったことで町の住民たちに目撃されてしまい、キューとミューを現代で育てていくことに限界が来てしまう。仲間の元へ返すことに一度は葛藤するのび太だったが、やがて決意を固めると、翌朝にしずか、スネ夫、ジャイアンを連れて「タイムマシン」に乗り込んだ。

「タイムふろしき」で化石が卵へ戻った時間から逆算し、後期白亜紀へ向かっていた。誤ってジュラ紀に着いてしまうというトラブルがありつつもなんとか目的の時代へ到着し、「たまご探検隊」などのひみつ道具を使いながらキューとミューの仲間の行方を追跡する。その様子を白い猿の姿をした男・ジルが、ナタリーという謎めいた女と通信しながら密かに監視していた。見張られていることも知らずキューとミューの仲間を探す一行は、旅の途中「ともチョコ」でゴルやトップといった恐竜たちを仲間に加えながらついに海まで到達する。二手に分かれて行動するもジャイアンとスネ夫はジルに捕えられ、ドラえもんたちも巨大な翼竜に強襲されるという危機に陥る。海に落下するのび太とキューだったが、不思議なフタバスズキリュウに助けられ謎の島にたどり着き、ドラえもん・しずか・ミューとも再会を果たす。そこは一行が探していたキューとミューの仲間たち、新恐竜が生息する島だった。さっそくのび太は仲間の元へ二匹を返そうとするが、キューは群れのオスに頬を鋭く引っ掻かれ、仲閒入りを拒絶される。キューは体力が劣っているせいか、他の新恐竜と違って飛べなかった。悔しさと悲しみに震えるのび太は、キューを立派に飛べるようにしてみせると宣言する。

一方、潜水艇で島に向かうジルはナタリーからディープインパクトが迫っていることを告げられていた。檻から脱出し様子をうかがっていたジャイアンとスネ夫は、地図を見て謎の島の真相に気付く。その頃、飛ぶための練習を始めていたのび太とキューの間には心のすれ違いが起きてしまい、練習が中断してしまっていた。俯くのび太はしずかに励まされ「たずね人ステッキ」でキューを探すと、そこには一匹で練習を続けるキューの姿があった。心を打たれたのび太も苦手な逆上がりが出来るようになろうと共に練習を始める。その時、空を光り輝く巨大な物体が流れる。

ジャイアンとスネ夫も駆けつけ、全員揃ったところでドラえもんはここが六千六百万年前、メキシコのユカタン半島に隕石が衝突したことで恐竜たちが絶滅した時代だと告げる。隕石を宇宙に返すため「逆時計」を使おうとするのび太だったが、そこへ「タイムスキッパー」が出現し、ナタリーが一行の行動を制止させる。ジルは自分たちがタイムパトロールとしてこの時代を監視していたことを明かし、恐竜を想うのび太の心に寄り添うも、歴史は変えられないと断言する。それでもなおキューとミューたちを助けたいあまり強行しようとしたのび太は隊員達に拘束され、庇おうとするドラえもんたちまでもが連行されそうになってしまう。しかしジルが「チェックカード」をのび太とキューにかざすとカードが発光。ジルたちタイムパトロールは彼らの行動に干渉しないことを決める。

タイムパトロールの拘束からは脱したものの、キューとミューや他の恐竜たちを助ける手立てに悩むドラえもん。しかしジャイアンとスネ夫がもたらした情報により、新恐竜の島がジュラ紀で落としたノビサウルスランド（「飼育用ジオラマセット」）と判明した。「空間移動クレヨン」で恐竜たちをノビサウルスランドに移動させ、ジオラマの「天候調節機能」で隕石衝突の熱風から守る救出作戦を開始する。熱風到達のタイムリミットが迫る中、島に残って準備するのび太とドラえもんに再び巨大翼竜が襲いかかる。囮になったのび太を助けるため、ついにキューが空を飛んだ。キューが飛ぼうとして見せていた無様な動作は羽ばたきの兆候だったのだ。滑空から羽ばたきへ、恐竜から鳥へ進化した第一歩、歴史が生まれる瞬間をジルたちは目撃し驚愕する。恐竜たちは救出されて島に住み着くことになり、のび太たちもキューとミューに別れを告げた。そんな一行の姿にジルは翼を進化させた恐竜のように他者を思いやる心、豊かな感情を進化させてきた人間を重ね合わせる。そして、現代に帰還したのび太は出来なかった逆上がりに挑戦し、ようやく成功させるのだった。そこへ、キューとミューらしき鳥が滑空していた。

夏休みのある日。スネ夫・ジャイアン・出木杉・のび太の四人は、スネ夫の家でジオラマを使い、自主制作映画『宇宙大戦争』の撮影をしていた。ドラえもんも加わり映画制作が進む中、のび太はみんなの足を引っ張ってしまい、スネ夫・ジャイアンから仲間はずれにされてしまう。落ち込みながらの帰り道、スネ夫の家で拾った小さなロケットが本物らしいことに気付いたのび太は急いで家へ帰る。ドラえもんも帰ってきてロケットを調べると、中から現れたのは地球人よりも小さな宇宙人、パピだった。パピのロケットは故障しており、ドラえもんとのび太はロケットの修理をしてあげることに。翌日、パピのためにドールハウスを持ってきたしずかを加え、「スモールライト」で小さくなったドラえもんたちは、パピと一緒に遊んで交流を深める。その中でパピはしずかの顔立ちや仕草に、故郷へ残してきた姉・ピイナの面影を見る。

しずかと入れ替わりでやって来たジャイアン・スネ夫はパピの存在に驚くも、スネ夫のアイディアで「スモールライト」を使い小さくなり、ジオラマの中で『宇宙大戦争』の撮影を始める。そこへクジラ型の戦艦が現れて攻撃を受け、ドラえもんたちはピンチに陥る。なんとか危機を脱したが、訳がわからないドラえもんたちに、パピは自分がピリカ星の大統領であり、反乱軍の攻撃から逃れてきたことを明かす。反乱軍を率いる将軍・ギルモアが、PCIA（ピシア）という組織を作り、その長官・ドラコルルがパピを捕まえに地球へ現れたのだ。事情を知ったドラえもんたちはパピに協力することを決め、顔がまだ知られていないしずかの部屋に「かべ紙秘密基地」を貼り、中でパピを匿まうことに。

しかし数日後。ドラコルルが放った探査球によってパピの居場所がばれてしまい、「スモールライト」で小さくなっていたしずかは捕虜となってしまう。夜の公園でパピはしずかと引き替えに自分の身を差し出そうとするが、そこへパピの愛犬・ロコロコと共にドラえもんたちが改造戦車「アストロタンク」で救出へ現れる。無事2人の救出に成功したものの、ドラコルルによってピイナが捕まっていることを知った一同は、修理が終わったロケットでピリカ星へと向かう。

自由同盟の基地で盟主・ゲンブと会い、作戦を考えるドラえもんたち。そんな中、責任を全て負おうと決めていたパピは1人でピリカ星に向かい、ギルモアの戴冠式へ出席を決める。ドラコルルによる報道を受け、地下組織に早く自由同盟の作戦を伝えようと、ドラえもん・のび太・ジャイアン・ロコロコは、ピリカ星に落下する隕石に乗じ「アストロタンク」で乗り込むことに。一方、自由同盟の基地で待機することになったしずか・スネ夫は、ドラえもんたちの無事を祈る。

地下組織の隠れ家へたどり着き、作戦内容を伝えたドラえもんたちは、「スモールライト」がPCIAの基地にあることを知る。そこへPCIAが攻め入り、地下組織のメンバーたちが捕まってしまう。地下組織のリーダーの手助けで脱出したドラえもんたちは、「スモールライト」奪還のため「石ころぼうし」をかぶり、PCIAの基地へ侵入する。だが全てはドラえもんたちをおびき出す罠であり、のび太を残しドラえもんたちまで捕まってしまう。自由同盟も基地の場所をついに知られ、差し向けられたおびただしい数の無人戦闘機が迫ってくる。「アストロタンク」を駆り、自由同盟と共に立ち向かうしずかとスネ夫。

そしてギルモアの戴冠式の日。パピはテレビ中継カメラの前で演説を始める。地球でドラえもんたちと出会い、知ったこと。そして、独裁者であるギルモアへの怒り。パピの演説に心を動かされたピリカの人々はこのままではいけないと、次々声を上げ立ち上がる。路上で一夜明かし満身創痍だったのび太もパピの中継映像と、処刑場へ送られるドラえもんたちを乗せた護送車を見て再び奮起し、処刑場へと向かう。

その頃、無人戦闘機との戦いに勝利したしずかとスネ夫はピリカ星へやってきていた。しかしPCIAの攻撃で「アストロタンク」は海に落下してしまう。一方ビルの屋上にある処刑場へたどり着いたのび太も、パピを助けようとし、共に屋上から転落してしまう。絶体絶命のその時、しずかとスネ夫の体が巨大化を始める。「スモールライト」の効き目が切れて、元の大きさに戻ったのだ。転落したのび太、磔にされていたドラえもんとジャイアンも元の大きさに戻り、離ればなれだった五人は集結し再会を喜ぶ。

助けられたパピたちは地下組織のリーダーたちと共に民衆へ呼びかけるため放送局へ向かい、ドラえもんたちはPCIAの無人戦闘機たちと戦いを繰り広げる。ドラコルルたちが乗ったクジラ型戦艦の攻撃に苦戦するも、力をあわせてこれに反撃。逃げる戦艦に飛び乗ったジャイアンの一撃で戦艦は海へ不時着し、ドラコルルも降伏する。

一方ギルモアは一人で宇宙空港に向かい逃亡を図ろうとしたが、シュプレヒコールを上げるピリカの民衆たちに取り囲まれてしまう。敗北を悟ったギルモアはその場にへたり込み、独裁に終止符が打たれる。平和が戻ったことに喜び合う人々から離れ、久々に姉と弟、家族水入らずの会話をするパピとピイナ。ピイナの言葉でパピはずっと堪えていた涙を流し、それをピイナは受け止めた。

「スモールライト」を取り戻したドラえもんたちはパピらと再び会う約束をし、地球へと帰って行く。後日、完成した『宇宙大戦争』を観た出木杉はその仕上がりに驚き、どのように撮影したのかドラえもんたちに尋ねる。一同は待ってましたと言わんばかりに出木杉に顔をよせ、「聞きたい?」と言うのだった。