Nobita viaja con Doraemon al pasado para reencontrarse con su abuela, ya fallecida en el presente. Secuela de la película «Stand by Me Doraemon» y a su vez, remake del mediometraje «Doraemon: Obāchan no Omoide».

Un día, Doraemon, Nobita, Shizuka, Gian y Suneo estaban filmando una película como héroes espaciales. Cuando estaban filmando la película en un lote abierto, un niño llamado Aron llega y los alerta de que los extraterrestres están atacando su planeta. Acuerdan ayudarlo convirtiéndose en verdaderos superhéroes, pero no es tan fácil como parece.

Nobita está celoso del nuevo robot de juguete de Suneo, y se empeña en tener uno igual... por lo que recoge unas extrañas piezas gigantes caídas del cielo. Doraemon se da cuenta de que con las piezas se puede montar un robot y Nobita y él se ponen manos a la obra hasta reconstruir un robot gigante que prueban en el mundo de a través del espejo.

Una vez más Doraemon y sus amigos vuelven con una nueva y fantástica aventura donde nuestros amigos surcarán los mares y descubrirán todos los secretos que esconden sus habitantes. ¡Nobita ha decidido hacer buceo! Para ayudarle, Doraemon inunda la ciudad entera con la Bomba de aguas imaginarias. Tras su primera incursión marina, Nobita y Doraemon conocen a la bella Sofía, que resulta ser, ni más ni menos que... ¡la princesa de las sirenas! Las sirenas vivían en un planeta similar a la Tierra llamado Aqua. Pero el planeta fue destruido por los tritones... y ellas tuvieron que refugiarse en las profundidades de los océanos de la Tierra. Hasta allí viajarán Doraemon y sus amigos para ayudarla a recuperar la espada y la armadura que, según cuenta le leyenda, los tritones les arrebataron. ¿Conseguirán las sirenas regresar a su planeta?.

En esta ocasión, con la ayuda de la cabina "Qué Pasaría" nuestros amigos viajan a una dimensión mágica en la que todo el mundo sin excepción vuela sobre alfombras y escobas. Nobita está empeñado en demostrar que la magia existe y que en ocasiones es más poderosa que la ciencia. Todo parece normal, pero sobre ellos planea la amenaza de los demonios, que han tramado un plan para invadir el planeta. Tifones, terremotos y otros desastres naturales parecen los síntomas de que se acerca el fin, pero todo forma parte de un maléfico plan. Cuando Doraemon y compañía descubren unos antiguos manuscritos y el peligro real que supone la llegada de los demonios, empieza una auténtica aventura plagada de misterios, peligros y emoción.