在现实世界诸事不顺的大雄，抱怨这个世界没有魔法。某天他无意间发现自己跟哆啦A梦的石像，正好奇这些石像的来龙去脉时，憧憬魔法的大雄突发奇想使用「幻想电话亭」实现梦想，而石像亦随之消失。可是，变出来的魔法世界并不是大雄的理想国，所以让大雄感到沮丧。有名的魔法研究者－满月博士告知大家一个可怕的消息－魔界星不过多久便会完全接近地球。当大雄想变回现实世界，但是幻想电话亭己被妈妈扔掉。满月博士解读古文书后被捉走，逃亡的美夜子得大雄等人支持，一起出发至魔界星。
在魔界星经历了一番大冒险，其中包括魔界的南极、住著美人鱼及魔鱼的迷惑之海，让人迷路的不归平原，充斥著魔兽的雨林。最后对付大魔王时，根据古文书的记载，只要把银飞鏢射进他的心臟里，不过实际却对大魔王毫髮未伤，之后大家都被大魔王用法力轰出魔界郊外，被轰走的大雄一行人，正想要在晚上反攻时，可是恶魔军团的追兵亦随之追过来，大雄一行人相继被抓到。美夜子为救大雄，不惜牺牲自己当作诱饵，并把古文书交给大雄，让他解读最后有关魔王心臟的内文，大雄亦发誓一定会将她救出来。
最后侥存下来没被抓的只剩下大雄跟哆啦A梦了，就在两人绝望之际，他们灵机一动想出利用时光机挽回的办法去阻止当初他们使用幻想电话亭的念头，但同时大魔王也发现他们的行踪，於是派出魔女梅杜莎追上去，恶魔随著他们进入超空间穿越时空异次元来到了现实世界，并将他们变成石像完成任务。这时，他们才恍然大悟，原来当初那两尊石像就是未来的自己。
另一方面，被抓去的美夜子一行人正準备在地球被魔界星吞噬的前个晚上拿来当作活祭要被吃掉。就在大雄与哆啦A梦动弹不得之际，救星多啦美从未来远道而来并利用时光布使他们恢复过来并拿出她自己的幻想电话亭使一切回到现实世界，但事情还没结束，因为魔法世界还在陷入危机中，他们有义务打倒大魔王并将美夜子一行人平安的救出。於是他们利用时光机回到魔界，并得知魔王的心臟不是在其本体内而是藏在外太空中，他们成功将美夜子一行人从地牢中救出，并且决定捲土重来，到外太空与大魔王的恶魔军团决一死战?
【CAST】
ドラえもん／大山のぶ代
のび太／小原乃梨子
しずか／野村道子
スネ夫／肝付兼太
ジャイアン／たてかべ和也
パパ／加藤正之
ママ／千々松幸子
満月博士／中村正
美夜子／小山茉美
ドラミ／横沢啓子
出木杉／白川澄子
先生／田中亮一
ジャイアンのママ／青木和代
メデューサ／上田敏也
悪魔隊長／仁内達之
使い魔／千葉繁
大魔王デマオン／若山弦蔵
【STAFF】
原作・脚本／藤子・F・不二雄
監督／芝山努
監修／楠部大吉郎
作画監督／富永貞義
レイアウト／本多敏行
美術監督／沼井信朗
録音監督／浦上靖夫
撮影監督／高橋明彦
特殊撮影／三沢勝治
音楽／菊池俊輔
プロデューサー／別紙壮一・管野哲夫
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