ในภาพยนตร์นี้ โนบิตะ (รับบทโดย Nobita Nobi) และเพื่อนๆ ได้แก่ ชิซูกะ, ไจแอนท์, และ ซูเนโอะ ได้รับแรงบันดาลใจจากการสำรวจดวงจันทร์ พวกเขาจึงตัดสินใจที่จะเดินทางไปยังดินแดนจันทรา ด้วยความช่วยเหลือจาก โดราเอม่อน (รับบทโดย Nobita’s robotic cat) ซึ่งมีอุปกรณ์วิเศษมากมาย
เมื่อไปถึงดวงจันทร์ พวกเขาพบกับชีวิตที่น่าสนใจ รวมถึงความลึกลับของดวงจันทร์และอุปสรรคที่พวกเขาต้องเผชิญ ทั้งการต่อสู้กับศัตรูและการแก้ไขปัญหาที่เกิดขึ้นบนดวงจันทร์ ทำให้โนบิตะและเพื่อนๆ ต้องใช้ความคิดสร้างสรรค์และความกล้าหาญในการทำภารกิจให้สำเร็จ
