เรื่องราวเมื่อ "โนบิตะ" อยากเป็นนักดำน้ำ "โดราเอมอน" ใช้ของวิเศษที่มีชื่อว่า "ที่ปั๊มน้ำสมมุติ" พร้อมแว่นดูน้ำสมมติ สร้างโลกทะเลจำลองให้ท่วมกรุงโตเกียวทั้งหมด ซึ่งทำให้เหล่าปลามากมายในทะเลเข้ามาแหวกว่ายอยู่ในเมืองมากมาย ราวกับเป็นโลกแห่งความฝัน โดราเอมอนกับโนบิตะเล่นสนุกในโลกทะเลสมมติจนเช้า เขาก็ได้พบกับ โซเฟีย เจ้าหญิงแห่งเผ่าเงือกที่หลุดมาในโลกทะเลจำลองด้วย พวกเขาจึงทราบว่า เผ่าเงือกนั้นสร้างอารยธรรมอาศัยอยู่ที่ใต้ทะเลมาตั้งแต่ 5,000 ปีก่อนแล้ว และแล้วโนบิตะและผองเพื่อนก็ได้ออกท่องโลกใต้ทะเลของจริงด้วยชุดเงือกที่ได้รับมานั่นเอง
แต่เวลาแห่งความเพลิดเพลินก็ต้องจบลง เมื่อต้องไปพัวพันกับสงครามระหว่างมนุษย์เงือก 2 เผ่าพันธุ์ "ชิซึกะ" ถูกจับตัวไป และ "บุยคิน" ราชาแห่งเผ่าเงือกปีศาจได้ปรากฎตัวขึ้นเพียงชิงเอาดาบศักดิ์สิทธิ์ในตำนานของมนุษย์เงือกมาเป็นอาวุธที่ตนจะใช้พิชิตโลก โนบิตะ และผองเพื่อนจึงต้องออกผจญภัยครั้งใหม่ เพื่อปกป้องดาบแห่งตำนาน และอนาคตของทุกคนไว้ด้วยพลังแห่งมิตรภาพ
