在空地上，小夫（肝付兼太 配音）向大家炫耀現在最暢銷的神祕火車的車票，胖虎（立壁和也 配音）和靜香（野村道子 配音）懇求小夫也帶他們去。這時，大雄（小原乃梨子 配音）急匆匆跑了過來，哆啦A夢（大山信代 配音）已經三天沒回家，小夫和胖虎在一旁幸災樂禍的笑著。晚上，哆啦A夢回來了，原來這三天他跑到了22世紀去買銀河列車的車票。第二天晚上，銀河列車在後山停站了，大雄和哆啦A夢開始了他們的銀河之旅，車長（伊倉一恵 配音）總是笑嘻嘻，很有禮貌。另一邊，神祕的生命體降落在了後山，是來自宇宙的寄居物，寄居物將自己附在人類的身體上，來操縱人的大腦，他們的目的是將整個地球毀滅掉。
在車上奇奇怪怪的事情發生不斷，大雄在車廂外看到了一個忍者，小夫說看見了海盜，胖虎則看見了恐龍。哆啦A夢告訴大雄他們出現了一夥「神祕黑色影團」。遭到黑色影團的襲擊後，列車在一顆行星上停下了，而冒險這才剛剛開始……