โนบิตะได้พบกับชิ้นส่วนของหุ่นยนต์ยักษ์ที่ขั้วโลกเหนือโดยบังเอิญ และได้นำเอาชิ้นส่วนลูกบอลสีฟ้าติดมือกลับมา โดยหารู้ไม่ว่าลูกบอลนั้นได้เคลื่อนย้ายชิ้นส่วนของหุ่นยนต์ยักษ์มาถึงบ้านของเขาเองอีกด้วย โดราเอมอนจึงออกไอเดียใช้ของวิเศษ สร้างโลกกระจกที่เหมือนกับโลกอีกใบแต่ไม่มีผู้คนอาศัยอยู่ขึ้นมา แล้วทั้งสองก็ไปช่วยประกอบหุ่นยักษ์ในโลกนั้นจนเสร็จและนำมาขับเล่นอย่างสนุกสนาน แต่แล้วความจริงก็เปิดเผยขึ้นว่า หุ่นตัวนี้เป็นส่วนหนึ่งของกองทัพมนุษย์เหล็กจากต่างดาวที่กำลังหมายตาครอบครองโลกมนุษย์อยู่

เมื่อหุ่นยนต์สปายสาว ลิลุลู ถูกส่งมาเพื่อติดตามเอาหุ่นยนต์ยักษ์กลับคืนไป พวกโนบิตะและผองเพื่อนต้องรักษาความลับในโลกกระจกและจะรับมือกับสงครามครั้งใหญ่ที่เดิมพันด้วยอนาคตของมวลมนุษยชาติได้อย่างไร