โนบิตะได้พบกับหุ่นยนต์เด็กจากต่างดาวชื่อ “โปโกะ” ที่หลุดมายังโลกโดยบังเอิญ โดราเอมอนและเพื่อนๆ จึงตัดสินใจพาโปโกะกลับไปยัง “อาณาจักรหุ่นยนต์” (Robot Kingdom) แต่ที่นั่นกำลังเกิดวิกฤต เมื่อราชินีเจนนาถูกชักจูงโดยเสนาบดีผู้ชั่วร้ายให้ทำตามแผนการ “ล้างสมองหุ่นยนต์” เพื่อกำจัดความรู้สึกนึกคิดและหัวใจของหุ่นยนต์ออกไปให้หมด โดราเอมอนซึ่งเป็นหุ่นยนต์ที่มีความรู้สึกจึงต้องพิสูจน์ให้เห็นว่า หุ่นยนต์ก็มีหัวใจและมิตรภาพที่ยิ่งใหญ่ไม่แพ้มนุษย์