因双亲要在海外出差，所以一人留在日本的主人公以一年为期限住在了舅父的家里。之后转校到八十神高中的他得知一个深夜电视的传言在雨夜的十二时，只要看着关闭着的电视屏上自己的脸，就会浮现出另一个人的映像。
在此之后，他和哆啦A梦将零件带到镜之世界组装，并邀请静香（かかずゆみ 配音）一起来玩，然而他们竟意外发现机器人具有十分强大的火力和破坏力。为免出现不可预料的事情，小伙伴们将机器人永远留在了镜之世界。不久，神秘女孩莉露露（沢城みゆき 配音）找到大雄索要机器人，大雄背着哆啦A梦带她来到镜之世界，谁知莉露露却奉命策划者一个地球人捕获计划。地球危在旦夕…… 本片根据藤子·F·不二雄的同名漫画长篇改编，1986年曾被拍摄为电影版，此次为2011年的新拍版。
