La Mitsuha és una estudiant que es plany de la seva vida al camp al costat de la germana petita, l'àvia i el pare, un polític que no veu mai. No suporta els costums pintorescs de la seva família i somia amb l'estil de vida meravellós dels habitants de Tòquio. D'altra banda, en Taki és un estudiant que viu a Tòquio, treballa a mitja jornada en un restaurant italià i necessita allunyar-se de la seva família. Una nit la Mitsuha somia que és un noi de Tòquio i en Taki somia que és una noia que viu al camp.

Quan comencen les vacances, en Gegant, en Suneo i la Shizuka parlen dels plans que tenen per l'estiu i en Nobita es mor d'enveja perquè la seva família no va mai enlloc. Sorprenentment, aquest any tot serà diferent: el pare d'en Nobita ha reservat un hotel que ha vist per televisió. Quan hi arriben s'adonen que són els únics hostes, que tot funciona automàticament i que tot és gratuït. Totes les habitacions i els serveis de l'hotel són per en Doraemon i el seus amics, però només hi ha una limitació: no poden entrar al soterrani. Es tracta d'un hotel ben peculiar... que amaga molts secrets i té misteris per descobrir!

Doraemon i els seus amics arriben al país de les aus i coneixen a Guske, un jove pilot, i al professor Hou, un científic savi. El retorn a casa dels nostres amics està en perill si Guske no guanya la Carrera d'Ícar, però amb l'ajuda del professor podran desxifrar la informació amagada en una pedra que canviara el transcurs dels esdeveniments...

Doraemon i el seu inseparable Nobita tornen amb una aventura espacial en la qual demostren que l'univers no té secrets per a ells. Tot comença una tarda qualsevol, quan el grup d'amics es diverteix amb el Star Crush, un joc que els permet fer batalles ni més ni menys que... en l'espai! Quan Nobita, Doraemon i Shizuka tornen a la Terra, descobreixen que...

En Doraemon i tota la seva colla d'amics viatgen al món dels robots en la màquina de l'espai temps. Allà hauran de vèncer un malèfic androide, l'objectiu del qual és eliminar tots els robots i convertir-se en l'amo i senyor del planeta.