Die Handlung dreht sich um den Sommerurlaub von Nobita und seinen Freunden unter dem Pazifik. Jaian und Suneo nehmen Doraemons Unterwasserfahrzeug und reisen durch den Atlantik, um ein Schatzboot zu finden. Auf dem Weg entdecken sie, dass die Umgebungswaffe, die Doraemon benutzte, um sie zu schützen, an Energie verliert und sie anfällig für das Meer macht. Es wird enthüllt, dass ein anderes Unterwasserreich, Atlantis, das jetzt von Robotern kontrolliert wird, kurz davor stand, die Erde mit Atomwaffen zu zerstören, nachdem er einen Vulkanausbruch für eine Invasion gehalten hatte. Mit Hilfe eines jungen Jungen aus Mu versuchen Nobita und seine Freunde, die Roboter zu stoppen, werden aber alle gefangen genommen. Die Roboter werden von den Soldaten des U-Boot-Kampfes in der Nähe von Mu entführt. Als die Dinge jedoch am düsternsten sind, opfert sich Doraemons Roboter-Underwasserfahrzeug, um den Computer zu zerstören, der alle Roboter und Atomwaffen kontrollierte. Nach seiner Rückkehr nach Mu werden Doraemon und seine Freunde als Helden gefeiert.