在現實世界諸事不順的大雄，抱怨這個世界沒有魔法。某天他無意間發現自己跟哆啦A夢的石像，正好奇這些石像的來龍去脈時，憧憬魔法的大雄突發奇想使用「如果電話亭」實現夢想，而石像亦隨之消失。可是，變出來的魔法世界並不是大雄的理想國，所以讓大雄感到沮喪。有名的魔法研究者——滿月博士告知大家一個可怕的訊息：魔界星不過多久便會完全接近地球。當大雄想變回現實世界，但是幻想電話亭己被媽媽扔掉。滿月博士解讀古文書後被捉走，逃亡的美夜子得大雄等人支援，一起出發至魔界星。 在魔界星經歷了一番大冒險，其中包括魔界的南極、住著美人魚及魔魚的迷惑之海，讓人迷路的不歸平原，充斥著魔獸的雨林。最後對付大魔王時，根據古文書的記載，只要把銀飛鏢射進他的心臟裡，不過實際卻對大魔王毫髮未傷，之後大家都被大魔王用法力轟出魔界郊外，被轟走的大雄一行人，正想要在晚上反攻時，可是惡魔軍團的追兵亦隨之追過來，大雄一行人相繼被抓到。美夜子為救大雄，不惜犧牲自己當作誘餌，並把古文書交給大雄，讓他解讀最後有關魔王心臟的內文，大雄亦發誓一定會將她救出來。 最後倖存下來沒被抓的只剩下大雄跟哆啦A夢了，就在兩人絕望之際，他們靈機一動想出利用時光機挽回的辦法去阻止當初他們使用幻想電話亭的念頭，但同時大魔王也發現他們的行蹤，於是派出魔女梅杜莎追上去，惡魔隨著他們進入超空間穿越時空異次元來到了現實世界，並將他們變成石像完成任務。這時，他們才恍然大悟，原來當初那兩尊石像就是未來的自己。另一方面，被抓去的美夜子一行人正準備在地球被魔界星吞噬的前個晚上拿來當作活祭要被吃掉。就在大雄與哆啦A夢動彈不得之際，救星哆啦美從未來遠道而來並利用時光布使他們恢復過來並拿出她自己的幻想電話亭使一切回到現實世界，但事情還沒結束，因為魔法世界還在陷入危機中，他們有義務打倒大魔王並將美夜子一行人平安的救出。於是他們利用時光機回到魔界，並得知魔王的心臟不是在其本體內而是藏在外太空中，他們成功將美夜子一行人從地牢中救出，並且決定捲土重來，到外太空與大魔王的惡魔軍團決一死戰…。