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。