Bộ phim xoay quanh cuộc hành trình phiêu lưu thám hiểm Mặt Trăng của Doraemon, Nobita và những người bạn khi Nobita quyết định dùng bảo bối để tạo nên một Vương quốc loài thỏ trên cung trăng. Cùng với Luka – học sinh mới của lớp học, nhóm bạn đã lên Mặt Trăng để tận mắt nhìn thấy vương quốc do chính mình tạo ra. Tại đây, Nobita và Doraemon đã gặp gỡ những đứa trẻ có năng lực bí ẩn “ESPALS” và họ trở thành những người bạn tốt của nhau. Tuy vậy, tất cả đều không hề mảy may nhận ra nguy hiểm rình rập từ một chiến hạm trước mặt. Vì giúp đỡ Doraemon nên ESPALS và Luka đều đã bị bắt. Chiến hạm bí ẩn đó là của ai? Nguy hiểm nào sẽ rình rập nhóm bạn? Họ sẽ phải làm gì để thoát ra khỏi hiểm nguy tại một nơi xa xôi với Trái Đất như vậy?