Doraemon, Nobita e todos os seus amigos, lançam-se numa surpreendente aventura a bordo de um comboio mágico capaz de viajar pelos confins do espaço e de desafiar o Tempo, guiando-nos pela história da Humanidade. No comboio do Tempo o destino é uma incógnita. Com ele conseguirão chegar a lugares desconhecidos e terão a companhia de novos e incríveis companheiros de viagem. Infelizmente os Piratas Galácticos estão sempre preparados para dificultar a aventura dos nossos amigos... impedindo-os inclusivamente de regressar a casa! Nesta nova aventura, que se complica com o decorrer dos acontecimentos, todos os amigos terão que unir forças para poderem escapar aos Piratas Galácticos e regressar à Terra... sem que os seus Pais dêem pela sua ausência!

Nobita está triste porque todos os seus amigos vão sair da cidade para desfrutar das férias da primavera menos ele, entretanto os seus pais discutem pois Nobisuke fez uma reserva num hotel. O mais estranho disto é que a reserva foi feita através da televisão, que tipo de segredos aguardam naquele estranho hotel?!

Nobita e os seus amigos querem ir acampar uns dias mas não conseguem chegar a um acordo. Ir ao mar ou à montanha? Por sorte, Doraemon tem a solução perfeita: um acampamento submarina enquanto podem fazer escalada nas enormes montanhas que se encontram debaixo de água. Sendo assim, o grupo dirige-se às profundezas do Atlântico a bordo de um hidrobuggie e alí descobrem um novo universo. Peixes abissais, fossas oceânicas, falhas intermináveis, riscos escarpados... O fundo marinho é um mundo pleno de mistérios! Mas o maior de todos ainda está por descobrir... Acontece que no mais profundo dos oceanos moram os habitantes do fundo marinho! São seres humanos normais mas que desenvolveram as suas cidades debaixo de água e que se uniram ao abrigo de duas federações: Mu e Atlantis.

O valente gato Pero certa vez apostou com o traiçoeiro multimilionário Grumon que ele poderia viajar pelo mundo em 80 dias. A aposta é alta, em caso de sucesso Grumon dará toda a sua fortuna a Pero, mas em caso de fracasso, Pero torna-se escravo de Grumon para o resto de sua vida. Pero parte junto com seus fiéis amigos, o gigante Kato e o bravo Ratinho. Grumon faz de tudo para evitar que cheguem ao final.