Alors que Nobita souhaite faire de la plongée, Doraemon utilise plusieurs gadgets pour créer un océan imaginaire. Malheureusement, au moment d'éteindre l'illusion une sirène se retrouve coincée dans leur monde. Son nom est Sophia et elle est la princesse d'une ancienne civilisation sous-marine.

Après avoir fait connaissance, elle invite Nobita et ses amis à visiter son Royaume. C'est alors qu'ils se retrouvent au milieu d'un conflit sous-marin. Parviendront-ils à aider Sophia qui est à la recherche d'une épée légendaire qui pourrait ramener la paix dans les mers ?