„Doraemon Movie 20: Nobita no Uchuu Hyouryuuki” to film pełen przygód, w którym główny bohater – Nobita, pochwal się, że otrzymał od ojca bilet na podróż kosmiczną. Niestety, muszą poczekać długi czas, zanim będą mogli rzeczywiście polecieć. Wobec tego, on i jego przyjaciele zwracają się do Doraemona. Ten jednak wręcza im symulator podróży kosmicznej, a nie prawdziwą podróż. Niespodziewanie, z powodu awarii innego gadżetu, Suneo i Giant zostają uwięzieni w grze. Niespodziewanie, zostają oni zabrani przez tajemniczą postać z kosmosu. Nobita, Shizuka i Doraemon ruszają w pościg za UFO, co zaczyna prawdziwą kosmiczną przygodę.