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就读帝丹高中的工藤新一（沟端淳平饰），是拥有过人推理能力的高中生名侦探。他的青梅竹马毛利兰（忽那汐里饰），则是曾经荣获冠军的空手道高手。新一与小兰虽然两心相许，但始终没有表白。有一天，当新一醒来之后，发现身处白色的密闭空间，而小兰就在自己身边，两人还被手铐铐在一起。接着新一又看到小兰的父亲——开设侦探事务所的毛利小五郎（阵内孝则饰），也倒在房间里。三个人完全想不起来为何会被关在这里，后来小五郎找到了一封给新一的信，信中表示这个白色房间是送给新一的礼物。。由“拉格那母星”生存下来的人与其他漂流在宇宙中的人组成“银河漂流舰队”，为了找寻适合生存的星球，派遣出“宇宙少年骑士团”四处寻找。李昂（白石冬美 配音）等四人被派到太阳系而发现了地球，无意间将正在“星际大奇航”游戏中的胖虎与小夫带进所搭乘的太空船中离开了地球。哆啦A梦与大雄、静香为了救出他们，乘坐“宇宙救护船”追了下去。但是在途中因为空间跳跃时遭到强力电磁波击中，导致太空船损毁。幸而李昂的太空船亦在相同地方也是因为跳跃装置故障而停滞，哆啦A梦等人因此而进入了李昂的太空船，恰巧与胖虎和小夫相遇。当李昂一行人回到了“银河漂流舰队”前，发现与原先舰队中多出了以李昂的父亲李贝尔特（有本钦隆 配音）为首的“独立军”，这个独立军的目的就是要以武力侵略适合生存的星球，他们经由派出去的间谍佛蕾亚得知了地球的情报，并且计划要进攻地球，大雄一行人将如何阻止“独立军”，从而拯救地球呢…… 本片为纪念哆啦A梦进入电影电视第20周年，同时是哆啦A梦剧场版系列第19部的作品。。