平凡的一天，出木杉君帶來了《烏托邦》這本小說，爲同學們講述理想國的故事。那個沒有考試和學校的國度，深深吸引著吊車尾的大雄（大原惠美 配音）。偶然機緣，大雄在後山看到了一個新月形狀的懸浮物停在空中，隨後很快消失。這個發現讓他無比興奮，於是認定這就是傳說中的烏托邦。他拜託哆啦A夢（水田山葵 配音）尋找歷史上的相關報導，隨後又買來時空穿梭飛艇，和胖虎（木村昴 配音）、小夫（關智一 配音）、靜香（嘉數由美 配音）前往新聞中各個時代的目擊點尋找新月形懸浮物。但是大多數發現都是自然現象或者人工產物，似乎天空的烏托邦真的就只是一個傳說。
知道某天，那個懸浮物再度出現，引領少年們開啓一段全新的冒險……