のび太は、プラネタリウムで居眠りしてしまった後、裏山で星空を観測しているスネ夫、ジャイアン、しずかちゃん、ドラえもんに遅れて合流します。

みんなは、夜空の星が北極星を中心に動いている事を知ったり、望遠鏡で天の川をみて感動します。

宇宙のことをもっと知りたくなったのび太たちは、“どこでもドア”でハワイのすばる望遠鏡まで移動します。

そこで観察した遠い宇宙の姿（銀河）に興味をもったみんなは、実際に宇宙へでかけることに・・・。

ドラえもんのひみつの道具によって、宇宙を探検しながら、今まで知らなかった宇宙のふしぎが、しだいに解き明かされていきます。

©藤子プロ・小学館・テレビ朝日・シンエイ・ADK