Pada awalnya, teman-teman Nobita menertawakannya ketika dia mengatakan kepada mereka bahwa dia telah melihat bulan menguning dan melemparkan bayangan putih. Tetapi setelah Doraemon menggunakan "History Explorers Club Badge" padanya, mereka menemukan bahwa ada seorang gadis misterius yang tinggal di sisi terjauh bulan. Nobita, Doraemon dan teman-teman kemudian melakukan perjalanan eksplorasi bulan tetapi Diabolo dan bawahannya Goddard menghalangi mereka.

Bercerita tentang "perjalanan keluarga" pertama yang dilakukan seluruh keluarga Forger. Seharusnya perjalanan ini menyenangkan, namun Anya menemukan "rahasia" yang dapat mengguncang perdamaian dunia...