在一次偶然的情况下，大雄（小原乃梨子 配音）与多啦A梦（大山羡代 配音）穿过秘密通道时空圈，闯进一个森林中古代文明的国度——玛雅王国，他们遇上跟大雄长得一模一样的迪奥（绪方惠美 配音），迪奥是玛雅王国的王子。迪奥王子的母亲中了魔女娜汀拉（唐泽润 配音）的诅咒，长眠不醒。为了救母亲，迪奥王子一定要打败娜汀拉。因此在森林中修炼。迪奥王子从大雄口中得知现代日本的事，便对日本产生兴趣，所以迪奥便希望与大雄转换身份，到日本修炼。大雄便成为了王子；王子就成了大雄，各自展开不一样的生活，最后迪奥在日本认识了技安等人，他们一起去对抗娜汀拉，究竟他们能否打败娜汀拉救迪奥的母亲……
　　本片是为了纪念哆啦A梦诞生30周年而制作的，是哆啦A梦电影系列第21部作品。

炎炎夏日，为了找到所向披靡的独角仙，大雄（大原めぐみ 配音）痛哭流涕，对哆拉A梦（水田わさび 配音）软磨硬泡。无奈之下，哆拉A梦和哆拉美（千秋 配音）拿出时光圈，帮大雄在500年前的新西兰寻找独角仙，谁知却意外抓到了早已灭绝的恐鸟。为了不至于让恐鸟走向灭亡，他们决定将其送往奇迹之岛。奇迹之岛是由未来的科学家开发的专门用来收留、保护、研究灭绝动物的小岛，传说岛上有一只黄金独角仙，它可为当地的生物注入生命的力量。一波三折，大雄和小伙伴们来到了这里，并且结识了和大雄极其相像的神秘少年达凯（野沢雅子 配音）以及善良的洛科洛族。与此同时，一个黑心商人图谋抓住黄金独角仙……
本片为哆拉A梦诞生前100年的纪念之作。

在空地上，小夫（肝付兼太 配音）向大家炫耀现在最畅销的神秘火车的车票，胖虎（立壁和也 配音）和静香（野村道子 配音）恳求小夫也带他们去。这时，大雄（小原乃梨子 配音）急匆匆跑了过来，哆啦A梦（大山信代 配音）已经三天没回家，小夫和胖虎在一旁幸灾乐祸的笑着。晚上，哆啦A梦回来了，原来这三天他跑到了22世纪去买银河列车的车票。第二天晚上，银河列车在后山停站了，大雄和哆啦A梦开始了他们的银河之旅，车长（伊仓一恵 配音）总是笑嘻嘻，很有礼貌。另一边，神秘的生命体降落在了后山，是来自宇宙的寄居物，寄居物将自己附在人类的身体上，来操纵人的大脑，他们的目的是将整个地球毁灭掉。
　　在车上奇奇怪怪的事情发生不断，大雄在车厢外看到了一个忍者，小夫说看见了海盗，胖虎则看见了恐龙。哆啦A梦告诉大雄他们出现了一伙“神秘黑色影团”。遭到黑色影团的袭击后，列车在一颗行星上停下了，而冒险这才刚刚开始……

　　这日柯南、小兰一行人来到米花市市政大厅，一场有关最新游戏“茧”的发布会正在这里召开。由于迥异于以往任何一款游戏的“茧”可能一举改变全球游戏业界的价值观，发布会吸引了代表日本上流社会的政治、财经、演艺界人士，50名游戏体验者也多是他们的后代，新一的父亲、推理小说大师工藤优作由于参与故事编写，也来到现场。这边热热闹闹，游戏的研发者兼负责人坚村却被杀于地下室。坚村死前留在键盘J、T、R上的血迹令柯南想到答案可能在游戏中，他利用优作的关系加入了体验者队伍，小兰、灰原哀等人也拿到了体验入场券。        

柯南在街头目睹一名正打电话的警察在雨中被射杀，忙将凶手追踪，但凶手逃脱。死者闭眼一刻紧抓左胸，似乎有所暗示。事后柯南从目暮警官口中了解到紧抓左胸是暗示那里有警察手册。不久又有警察手拿警察手册被人射杀于地下车库。对于这两起案件，目暮警官等人一反常态不愿向毛利小五郎及柯南透露太多信息。毛利不甘心进一步追问，白鸟警官只答一句“Need not to know”。该话是警察之间所用的密语，意味这两起杀人事件与警察内部人士有关。
　　柯南、小兰等人参加白鸟妹妹的婚宴，电突然间停掉，那刻小兰正与女警佐藤在洗手间。小兰拿起身边的手电筒欲照明时，一颗子弹射进佐藤身体，小兰吓昏过去。次日小兰醒来，却因怪责自己害佐藤挨枪失去记忆。目暮见事态越来越严重，将秘密说出，原来死去的两名警察正与佐藤一起重查一桩有关医生仁野自杀的案件，该案涉及到警察局长的公子。将局长公子假定为嫌疑人之一时，柯南亦想到佐藤被射杀后宴会上少掉的两个人。

晴朗时节，江户川柯南（高山南 配音）和毛利小五郎（小山力也 配音）、小兰（山崎和佳奈 配音）以及少年侦探团的伙伴们一同来到京都，他们即将登上自卫队的宙斯盾战舰，体验一把出海作战的感觉，期间还结识了美丽又有着几分神秘的女自卫队员藤井七海（柴咲幸 配音）。谁知快乐的氛围很快被恐慌所替代，战舰上突然发现一条断掉的手臂，消失的自卫队员又引起军方的恐慌与猜测。原来某国神秘间谍X已悄悄登上宙斯盾，伺机盗取战舰上的绝密情报。
　　为了找出隐藏的对手，柯南和灰原哀（林原惠美 配音）、阿笠博士（绪方贤一 配音）、服部平次（堀川亮 配音）以及远山和叶（宫村优子 配音）通力合作，与间谍展开连番斗智斗勇的较量…

小兰的朋友原子家铃木财团准备展出他们家珍藏的沙皇尼古拉二世家的宝物——回忆之卵，回忆之卵里收藏了沙皇尼古拉二世一家的珍贵照片，由此特别珍贵。岂料在展出之前，却收到了怪盗基德的通知函，上面用迷语的方式列明他盗宝的时间。原子找到小兰的爸爸名侦探毛利小五郎帮忙，当然，真正的幕后高手柯南也会和小兰一起前来。柯南遇到了同为侦探的服部平次，两人决定一起联手解开怪盗基德之谜！ 

东京、大阪、京都相继发生杀人事件，5名死者皆是被头戴面具的黑影人用武士刀和弓箭瞬间杀害。警方介入调查，发现死者都是出没于3地专门偷窃有名的佛像及美术品的偷盗集团“源氏萤”成员。该集团共有成员8名，以义经的家臣名字互相称呼，且都持有一本《义经记》，被害5人手中的《义经记》均被拿走。　　这日京都古寺山能寺收到奇怪书信，说若能解开信中所附的画谜，便能找到8年前被窃的如来佛像。柯南、小兰随毛利小五郎来到该寺，均对画谜一筹莫展。5名被杀者之一曾对与新一不相上下的大阪高中生服部平次照料有加，服部也来到京都对案件秘密展开调查，并借机找寻自己的初恋情人。柯南与服部相遇联手调查时，发现有人想置服部于死地，紧接“源氏萤”另一成员被害，而这一切，似乎又都与画谜有关。