生活在日本东京的野比大雄（大原惠美 配音），是一个学习不上进、日常迷迷糊糊并且饱受同学欺负的男孩。他的性格不仅左右着自己的事业和婚姻，还对未来子孙产生莫大的影响。为此，大雄孙子的孙子世修（松本さち 配音）带着猫型机器人哆啦A梦（水田山葵 配音）乘坐时光机突然来访，期望彻底改变大雄及整个家族的命运。在哆啦A梦的帮助下，大雄不再受到胖虎（木村昴 配音）和小夫（关智一 配音）等人的欺负，他喜欢美丽的女孩源静香（嘉数由美 配音）。为了实现和静香结婚的命运，他和哆啦A梦穿越时空，见证了决定人生的最关键的时刻和事件。当大雄慢慢开始变得幸福之际，哆啦A梦也到了必须返回22世纪的时候……本片根据藤子·F·不二雄的经典名作改编。

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。

哆啦A梦（Doraemon，日文名：ドラえもん），又称为机器猫，是日本著名漫画故事《哆啦A梦》中的主角。哆啦A梦是一只来自未来世界的猫型机器人，用自己神奇的百宝袋和各种奇妙的道具帮助大雄解决各种困难。哆啦A梦的故事将人们带进一个奇妙、充满想像力的世界。也正因此，它能作为一个常青的形象，伴随几代少年儿童的成长。哆啦A梦最初是由两位漫画家合作创作出版的。他们是藤本弘和安孙子素雄。他二人从1952年开始