Lors d'une exploration robotique japonaise pour trouver la vie de l'autre côté de la lune, Nobita regarde depuis la Terre et voit la lune devenir jaune. Avec l'aide de Doraemon, le couple voyage sur la lune et crée des lapins qui construiront leur propre colonie. Après son retour, Nobita raconte à sa classe leur aventure mais personne ne le croira. C'est jusqu'à l'arrivée d'un nouvel étudiant et de sa sœur qui semblent venir d'un endroit très lointain....