โนบิตะและผองเพื่อนเดินทางสู่ดินแดนบนฟากฟ้าที่ชื่อว่ายูโทเปีย โลกในอุดมคติที่ทุกคนใช้ชีวิตอย่างมีความสุขสมบูรณ์แบบ แต่เมื่อโดราเอมอนและพวกเขาค้นพบความลับเบื้องหลังสถานที่แห่งนี้ กลับต้องเผชิญกับปริศนาที่ซ่อนอยู่และการทดสอบมิตรภาพที่แท้จริง ระหว่างทางพวกเขาได้พบกับหุ่นยนต์แมวปริศนาที่อาจเป็นกุญแจสำคัญในการปกป้องทั้งโลกและอนาคตของพวกเขา
