在课间，同学无意间提到乌托帮，大雄十分向往一个让自己完美的世界。试卷成绩发下来了，大雄垂头丧气。回到家中，妈妈问考试成绩怎么样，大雄谎称没有发试卷，便慌忙回到房间。看见哆啦A梦和一屋子道具，大雄问他在干嘛，哆啦A梦说他在清理道具，他拿出4次元垃圾袋，将道具塞入。大雄突然对哆啦A梦说，外面空气好，让他出去休息休息，自己帮他清理。大雄把试卷放入垃圾袋，哆啦A梦回来说，他不会是想把考试零分的试卷丢了，大雄每次这样都不安好心。

大雄对哆啦A梦提起乌托帮，问他到底有没有乌托帮，哆啦A梦翻看有关记录的报纸信息，也不能给出准确答案。白天，大雄躺在草地上，天空突然出现异象——一个弯月形状的出现，但很快消失。大雄便想让他带自己探索乌托帮。大雄去找静香，想邀请她加入，不料胖虎和小夫也听见谈话，跟着一起加入。

哆啦A梦贷款买一台飞艇，代理人给众人介绍飞艇，带着他们逛了一遍飞艇。之后，赠送哆啦A梦一袋礼物离开。哆啦A梦带众人顺着报纸记录去寻找“乌托帮”。

寻找了许多地方，没有发现“乌托帮”，在大家打算明天回家的晚上，大雄走出房间，哆啦A梦跟着出来，大雄说自己真的看到“乌托帮”，哆啦A梦说他信他，此时天空中一个弯月的形状出现。哆啦A梦马上驾驶飞艇靠近，不想，突然黑雾遮住飞艇四周。“乌托帮”上的人开始进攻飞艇，众人全部醒来。飞艇支撑不过许久，被击落。

众人醒来，发现自己进入了一个新的世界，一个猫型机器人索尼亚向他们道歉——他以为他们是敌人，才击落它们。大雄问这里是不是“乌托帮”，索尼亚说，在这里，他可以变得完美。索尼亚说因为有人不理解想毁这里，所以会设屏障。索尼亚带着他们去见创造这里的人——三仙人。他发给大家勋章，让他们在此生活。

起初，大家都过着很好，照着索尼亚介绍的方式生活，胖虎变温柔······一位赏金猎人假扮索尼亚出现，逮捕三仙人，大雄和哆啦A梦把他变成虫子。在晚上，一位同学带着那只赏金猎人的虫子出现，他们对大雄、哆啦A梦说三仙人才是坏人 ，他们在研究可以控制人的光，那位同学因为吃一种糖果才变自由。哆啦A梦用道具变虫子回到赏金猎人，但是没有完全恢复。赏金猎人说，一位疯狂科学家雷博士一直研究控制人的光，或许三仙人和他牵扯在一起。

哆啦A梦、大雄、赏金猎人和那位同学来叫醒胖虎、小夫还有静香，被他们拒绝。哆啦A梦、大雄和赏金猎人去到飞艇，索尼亚发现他们，他们打开时间通道，但在通道中，三仙人指挥索尼亚向哆啦A梦还有大雄开枪，他们被抓 。

三仙人开始自己的计划，首先开始的地点就选在大雄的城市。大雄和哆啦A梦发出发对，三仙人用光照射大雄，让大雄把哆啦A梦变虫子，哆啦A梦说自己喜欢的是那个什么都不行的大雄，大雄清醒过来。三仙人让胖虎、小夫抓住大雄，大雄说，胖虎虽然暴力但却最勇敢，小夫虽然爱刁难人却最为朋友出头······胖虎把大雄身上的机器扔走······

三仙人背后的雷博士出现，他用光照耀那座城市，索尼亚出现，炸毁装置。雷博士逃走，“乌托帮”快要从天上掉下。索尼亚用灯缩小奶牛，大家离开。索尼亚用灯光缩小“乌托帮”。大雄找到哆啦A梦，把他变回原样。大家戴着竹蜻蜓来帮助索尼亚。哆啦A梦把4次元垃圾袋变大，装“乌托帮”废墟在其中。但是，垃圾袋装着“乌托帮”快要爆炸，索尼亚打毁大家的竹蜻蜓让大家离开，袋子爆炸。

大家在草地上和赏金猎人告别，他们意外发现从天上掉落下的索尼亚的存储器，哆啦A梦回到22世纪，说，在那个时候，能借身体让索尼亚复活。生活重回平静，大雄妈妈看着飘来的成绩单，对大雄一顿生气······