โลกแห่งความฝันและความจริงต้องโคจรมาปะทะกัน เมื่อมีใครบางคนขโมยอุปกรณ์บันทึกความฝันไปจากศูนย์วิจัยทางจิตเวช

‘เกมโคคูน’ ซึ่งมีแต่ผู้ที่ถูกเลือกเท่านั้นที่จะสามารถเล่นได้ กลับกลาย มาเป็นเกมมรณะเมื่อเกิดการฆาตกรรมขึ้นในงานเปิดตัวเกม โคนัน และผองเพื่อนจะต้องเล่นเกมสุดโหดเพื่อจับฆาตกรให้ได้ ไม่อย่างนั้น ทุกคนจะตายและไม่สามารถกลับมาในโลกความจริงได้อีก

โคสุเกะกับนัตสึเมะ เพื่อนซี้ชั้นป. 6 เติบโตมาในอพาร์ตเมนต์เดียวกัน วันหนึ่งในช่วงหน้าร้อน ขณะที่กำลังเล่นกันอยู่ในอพาร์ตเมนต์ที่กำลังจะถูกทุบทิ้ง ทั้งคู่ต้องเจอกับเหตุการณ์ประหลาดเมื่อรอบๆ ตัวกลายเป็นทะเลอันกว้างใหญ่ไพศาล แล้วโคสุเกะกับคนอื่นๆ จะกลับมาในโลกเดิมได้ไหม การเดินทางอำลาหน้าร้อนกำลังจะเริ่มต้นขึ้นแล้ว

ซาโตชิ พิคาชู และเหล่าผองเพื่อนได้ออกเดินทางไปยังดินแดนแห่งหนึ่งซึ่งถูกปกคลุมไปถ้วยอำนาจมืดพวกเขาจึงต้องช่วยกันนำลูกแก้วจากภูเขาสามแห่งกลับมายังดินแดนแห่งนึ้เพื่อสลายพลังอำนาจชั่วร้ายซึ่งพวกเขาต้องเผชิญหน้ากับเหล่าโปเกมอนวิหคที่มากด้วยพละกำลังมหาศาล แต่การต่อสู่กลับปลุกลูเกีย โปเกมอนแห่งท้องทะเลลึก ให้ตื่นขึ้น และช่วยปกป้องพวกซาโตชิ ให้นำลูกแก้วกลับมาอย่างปลอดภัย ...

วันหนึ่งที่โดราเอมอนได้ถูกขโมยกระดิ่งห้อยคอไปโดย “จอมโจรดีลักซ์” ขณะนอนหลับ ทำให้กลายเป็นหุ่นยนต์แมวเพี้ยน ๆ ที่ใช้งานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพไปเสียอย่างนั้น โนบิตะที่กำลังเห่อเรื่องลี้ลับอยู่จึงได้ใช้อุปกรณ์วิเศษ “เชอร์ล็อกโฮล์มส์เซ็ต” ที่แม้ว่าจะเป็นของเล่นสืบหาของหายเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่ได้ชักนำให้โนบิตะทำตัวเป็นนักสืบ และเบาะแสทั้งหมดก็พาทุกคนไปสู่พิพิธภัณฑ์ของวิเศษแห่งโลกอนาคต ที่รวบรวมของวิเศษทุกชิ้นที่เคยมีมาในโลกนี้ แต่แล้วความสนุกเพลิดเพลินก็ไม่ได้หยุดอยู่แค่ตรงนี้ เมื่อจอมโจรดีลักซ์ผู้ที่ขโมยกระดิ่งของโดราเอมอนไปก็ปรากฏตัวขึ้น และหมายตาของวิเศษในพิพิธภัณฑ์แห่งนี้อีกเช่นกัน เป้าหมายของจอมโจรดีลักซ์คืออะไร และโนบิตะกับผองเพื่อนจะตามหากระดิ่งของโดราเอมอนเจอได้อย่างไร การผจญภัยในแดนมหัศจรรย์ที่ไม่เคยมีมาก่อนในโดราเอมอนเดอะมูฟวี่กำลังรอทุกคนเข้าไปค้นหาความลับในพิพิธภัณฑ์แห่งนี้กันอยู่

เกิดอุบัติเหตุในการเดินทางย้อนอดีตไปเกาะมหัศจรรย์จึงเป็นเหตุให้พ่อของโนบิตะย้อนเวลามาในสมัยเป็นเด็ก ๆ รุ่นราวคราวเดียวกันกับโนบิตะ ทั้ง 2 คนพบกัน แต่พ่อของโนบิตะจำอะไรไม่ได้เพราะโดนของวิเศษของโดราเอมอนทำให้ลืมความทรงจำ การผจญภัยในเกาะมหัศจรรย์ และปริศนาด้วงทองคำจึงเริ่มต้นขึ้น และเหตุการณ์ในครั้งนี้ของวิเศษของโดราเอมอนแทบทุกชิ้นอยู่ในการซ่อมบำรุง การผจญภัยในเกาะจึงมีของวิเศษเหลืออยู่ไม่กี่ชิ้นเท่านั้น และแน่นอนว่ามีศัตรูที่หมายปองพลังเหล่านั้นกำลังปรากฏอยู่ด้วย จนนำไปสู่การต่อสู้บทใหม่ที่พิสูจน์มิตรภาพของพวกเขา

ซาโตชิ หนุ่มน้อยวัยสิบขวบจากเมืองมาซาระ ได้รับโปเกมอนตัวแรก เป็นโปเกมอนสุดดื้อที่เทรนเนอร์คนอื่นๆไม่ยอมเลือก ทั้งคู่ออกเดินทางไปด้วยกัน ได้พบเจอเพื่อนใหม่ เผชิญหน้ากับผู้ไม่หวังดีที่คอยก่อกวนการเดินทางของพวกเขาตลอดเส้นทาง เพื่อตามหา “โฮโอ” โปเกมอนในตำนานที่น้อยคนนักจะได้พบเห็น เหตุการณ์ที่ทั้งคู่ต้องเจอ จึงกลายเป็นบทพิสูจน์จิตใจของกันและกัน ระหว่างเทรนเนอร์และโปเกมอนคู่ใจ นี่คือเรื่องราวการพบกันของ ซาโตชิ กับ พิคาชู เรื่องราวที่บอกเล่าถึงความผูกพันระหว่างพวกเขา ความประทับใจที่ยังไม่เคยมีใครได้รับรู้มาก่อน มาเอาใจช่วย ซาโตชิ กับ พิคาชู ในการผจญภัยครั้งสาคัญที่สุดครั้งหนึ่ง ในโลกของโปเกมอนตลอดระยะเวลา 20 ปีมานี้