サンタクロースは毎年、ろくなプレゼントをくれないとなげく、のび太。
そんなのび太をかわいそうに思ったドラえもんとドラミちゃんは、『サンタメール』というハガキを取りだす。このハガキにほしいプレゼントを書いてポストに入れると、サンタクロースが希望のプレゼントをとどけてくれるという。
さっそくほしいプレゼントを書いてサンタメールを送った、のび太。すると、クリスマスイヴにサンタクロースがあらわれ、のび太がほしかったゲームをくれたから大よろこび！
みんなにもこのしあわせをわけてあげようと思ったのび太は、『タイムマシン』に乗って1日さかのぼり、町の子どもたちにサンタメールをくばり歩く。
ところが、だれひとり、希望のプレゼントをもらえた子はいなかった。いったいどういうことなのか…!?　ガッカリした子どもたちの顔を見たのび太は、ある行動を起こすが…!?