空地上，小夫向大家炫耀当下最畅销的神秘火车车票，胖虎和静香纷纷恳求小夫带他们一起去。这时，大雄匆忙跑来，说哆啦A梦已经三天没回家了，小夫和胖虎在一旁幸灾乐祸地笑。晚上，哆啦A梦回来了，原来这三天他回22世纪买银河列车的车票去了。 第二天晚上，银河列车在后山停站，大雄和哆啦A梦开启了银河之旅。车长总是笑容满面，十分有礼貌。与此同时，神秘的生命体降落在后山，它们是来自宇宙的寄居物，能附在人类身体上操纵大脑，目的是毁灭地球。 列车上怪事不断，大雄在车厢外看到忍者，小夫说看到海盗，胖虎称看到恐龙。哆啦A梦告诉大雄，出现了一伙“神秘黑色影团”。列车遭到黑色影团袭击后，在一颗行星上停下，真正的冒险才刚刚开始。 该片上映那年恰逢宫泽贤治出生100周年，所以加入了其代表作《银河铁道之夜》的相关元素。这一年藤子·F·不二雄辞世，该片是他最后一部完整制作的电影，也是武田铁矢最后一次为电影哆啦A梦的主题曲作词。藤子·F·不二雄表示还没写够，若篇幅允许，或许能有更多行星和好玩的事。