在利用哆啦A梦的秘密道具所创造出来的海底中，正与鱼儿们玩耍的大雄和哆啦A梦一行人，偶然遇见迷路的人鱼族公主－苏菲亚，据说“人鱼族”是在五千年前从外太空迁移到地球生活。而穿上人鱼服的哆啦Ａ梦一行人和苏菲亚一同前往海底世界，原以为会是段愉快的冒险旅程，却在路途上遭遇巨大怪鱼的袭击，虽然有惊无险地逃过一劫，但静香竟被神秘怪客给抓走了。而在哆啦Ａ梦一行人抵达人鱼族宫殿后，得知“人鱼宝剑”强大力量的神奇传说，才发现抓走静香的神秘怪客是觊觎 “人鱼宝剑”已久的“怪鱼族”！为了救回静香及守护人鱼宝剑，哆啦Ａ梦与大雄决定挺身而出，与人鱼族一起同心协力对抗怪鱼族！

本片是哆啦A梦漫画连载40周年、香港无线电视启播28周年暨电影30周年纪念作品。
本片继续由真保裕一编剧。而楠叶宏三是电视动画版及剧场版的总导演，是次亦参与电影制作。
本片以哆啦A梦漫画单行本第41卷《深海的夜之城》(深夜の町は海の底)为蓝本改编。