天空之城故事始于月球探测器的一个发现，因为偶然拍到了白色的影子，天真的大雄（大原惠美 配音）就断定那肯定是月兔，谁知却因此遭到同学们乃至静香（加薮由美 配音）的嘲笑。作为大雄贴心好奶妈的哆啦A梦（水田山葵 配音）对此怎么能坐视不理呢？于是他拿出秘密道具“异说俱乐部徽章”，以守护“想象力”之名，帮助大雄在月球背面建立了理想的月兔王国。未过多久，神秘少年露卡（皆川纯子 饰）转学来到大雄班里，并受邀进入了月兔王国。　　只不过本该是大雄想象中的产物，似乎月球内真的隐藏着未知的文明以及难以预测的危机……