在空地上,小夫(肝付兼太 配音)向大家炫耀現在最暢銷的神祕火車的車票,胖虎(立壁和也 配音)和靜香(野村道子 配音)懇求小夫也帶他們去。這時,大雄(小原乃梨子 配音)急匆匆跑了過來,哆啦A夢(大山信代 配音)已經三天沒回家,小夫和胖虎在一旁幸災樂禍的笑著。晚上,哆啦A夢回來了,原來這三天他跑到了22世紀去買銀河列車的車票。第二天晚上,銀河列車在後山停站了,大雄和哆啦A夢開始了他們的銀河之旅,車長(伊倉一恵 配音)總是笑嘻嘻,很有禮貌。另一邊,神祕的生命體降落在了後山,是來自宇宙的寄居物,寄居物將自己附在人類的身體上,來操縱人的大腦,他們的目的是將整個地球毀滅掉。
在車上奇奇怪怪的事情發生不斷,大雄在車廂外看到了一個忍者,小夫說看見了海盜,胖虎則看見了恐龍。哆啦A夢告訴大雄他們出現了一夥「神祕黑色影團」。遭到黑色影團的襲擊後,列車在一顆行星上停下了,而冒險這才剛剛開始……