Trong kỳ nghỉ hè, Doraemon, Nobita và những người bạn quyết định thực hiện một chuyến cắm trại kỳ thú sâu dưới đáy đại dương nhờ các bảo bối thần kỳ. Tại đây, nhóm bạn tình cờ khám phá ra tàn tích của nền văn minh cổ đại dưới đáy biển là Mu và Atlantis. Tuy nhiên, chuyến phiêu lưu vui vẻ nhanh chóng biến thành cuộc chiến sinh tử khi họ phải đối đầu với Poseidon – hệ thống máy tính phòng thủ tàn ác của vương quốc Atlantis bị đánh thức, mang theo âm mưu sử dụng vũ khí hủy diệt để tiêu diệt toàn bộ nhân loại. Cả nhóm phải hợp sức cùng những người bạn mới dưới đáy biển để ngăn chặn thảm họa này.
