Durante el día, Nobita y sus amigos descubrieron cómo se fueron al otro lado de la luna, pero todo salió mal. Por la noche, Japón lanzó su primer robot robótico en busca de vida al otro lado de la Luna. Luego, de vuelta en la Tierra, la familia Nobi estaba mirando hacia arriba en el cielo y la Luna se volvió amarilla. Doraemon le da a Nobita la insignia de dirección opuesta y se dirige a la Luna. Cuando llegaron, Doraemon saca el Cubo para hacer pasta de animales, luego crean conejitos que construirían su propia colonia. Más tarde, en la escuela, Nobita le cuenta todo a su clase, pero piensan que es realmente divertido. Entonces su maestro presenta a un nuevo estudiante llamado Luka. Al principio, cuando descubrió la luna junto a Doraemon y sus amigos, estaba preocupado. Luka saca su gorra y descubre que es de esta colonia. Luego él y su hermana Luna les mostraron cómo se hizo su colonia.

Nobita Nobi es un niño muy patoso al que todo le sale mal. Un día recibe la visita de Sewashi, un misterioso niño que afirma ser su tataranieto del siglo XXII y le anuncia que su futuro será un desastre que arruinará a toda la familia durante generaciones. Sewashi le presta su robot Doraemon para que le ayude a encontrar una solución. Poco después, Doraemon, el gato cósmico, cree haber encontrado la clave: el amor.

Nobita está obsesionado con conseguir un insecto que pueda rivalizar con el escarabajo de Gigante y pide ayuda a Doraemon para encontrar a mítico escarabajo extinto hace muchos años. En el primer intento no lo encuentran, pero se traen a un pájaro moa con ellos. Para evitar que se extinga, lo mandan a la isla Belegamond, un lugar donde viven especies animales extintas. Secuela de "Doraemon y el pequeño dinosaurio" (2006).

En esta ocasión, con la ayuda de la cabina "Qué Pasaría" nuestros amigos viajan a una dimensión mágica en la que todo el mundo sin excepción vuela sobre alfombras y escobas. Nobita está empeñado en demostrar que la magia existe y que en ocasiones es más poderosa que la ciencia. Todo parece normal, pero sobre ellos planea la amenaza de los demonios, que han tramado un plan para invadir el planeta. Tifones, terremotos y otros desastres naturales parecen los síntomas de que se acerca el fin, pero todo forma parte de un maléfico plan. Cuando Doraemon y compañía descubren unos antiguos manuscritos y el peligro real que supone la llegada de los demonios, empieza una auténtica aventura plagada de misterios, peligros y emoción.