Nobita przypadkowo znajduje w pobliżu swojego domu dziwne kosmiczne stworzenie i zabiera je do siebie. Wkrótce potem wraz z Doraemonem i pozostałą grupą przyjaciół rozpoczynają niesamowitą przygodę, podczas której trafiają na tajemniczą planetę i gubią drogę powrotną. Zagubieni w bezkresnym wszechświecie napotykają różnorodne kosmiczne rasy oraz mierzą się z nieprzewidzianymi trudnościami. Nobita i jego drużyna muszą znaleźć sposób na powrót do domu, ale szybko odkrywają, że są uwikłani w konflikt o znaczeniu kosmicznej skali. Doraemon Movie 20: Nobita no Uchuu Hyouryuuki to pełna humoru, wzruszających chwil i emocjonujących przygód opowieść o przyjaźni, odwadze i determinacji, która porwie wszystkich fanów fantastycznych podróży międzygwiezdnych.