小夫的炫耀一如既往讓大雄氣憤不已，為了幫大雄實現潛水的心愿，哆啦A夢將整個城市變成了虛擬海洋，并利用道具引來了海洋中的生物。一個美人魚來到了城市里，卻陰差陽錯被困了下來。她名叫蘇菲亞，是人魚一族的公主。據說，人魚族在五千年前生活在另一顆星球，愛好和平的他們因受到另一族的侵略而來至地球避難，從此在這里扎根。大雄、靜香他們很快和蘇菲亞成為好朋友，并答應幫她尋找人魚族傳說的寶物“人魚之劍”。正當小伙伴們在深海中盡情玩耍之時，危險不期而至。當初侵略了人魚族家鄉的外星惡魔也來到地球尋找人魚之劍，通過操控海底火山與人類軍艦制造混亂。小伙伴們潛入深海人魚王國，在蘇菲亞族人的協助下與敵人展開激戰，最終利用“人魚之劍”封印了惡魔核心并摧毀其母艦。戰后蘇菲亞選擇留在地球與人類共處，人魚族遺跡則作為兩族友誼的見證永久保留在海底。本片為哆啦A夢劇場版開播30周年紀念作品。