ドラえもんの誕生(たんじょう)日、のび太たちは伝説のトレジャーハンターにふんしたドラえもんが秘宝(ひほう)を求めて“天空城”を目指すアドベンチャー映画(えいが)を楽しんでいた。誕生日のお祝いに、映画の主人公となってさまざまな冒険(ぼうけん)を体験できるひみつ道具『映画缶(かん)』を、ドラミにかしてもらったのだ。
自分たちも体験してみたくなったのび太たちは、それぞれ好きな缶を選んで映画の世界に入りこむ。のび太は西部劇(げき)の正義(せいぎ)の保安(ほあん)官、しずかはスパイ映画の敏腕(びんわん)エージェント、ジャイアンは時代劇のスゴ腕(うで)用心棒(ぼう)、スネ夫はSFアクションのヒーローとなり、思い思いに冒険を楽しんでいた。
ところが、映画缶に想定外のトラブルが起きたのか、のび太たち4人はとつぜん、ドラえもんが冒険する映画『天空城の秘宝!』の世界に放りこまれてしまう…。しかも、この映画の世界の外に出るには、天空城の秘宝を見つけ、物語を終わらせるしか方法がないことが判明(はんめい)!
ドラえもんたちは一致(いっち)団結(だんけつ)し、天空城に向けて出発するが、思いもよらぬ危機(きき)が次々とおそいかかってきて…!?