そんなある日、ドラえもんたちは山で満月博士というまさに魔界接近説を提唱していた張本人と出会う。博士の研究によれば、現在、魔界の悪魔たちが地球の侵略を企てており、このままでは想像を絶する魔力をもつ悪魔たちに人類は滅ぼされてしまう。そして、今世界に迫っている地震や巨大台風はその前兆だという。あまりに殺伐とした世界にドラえもんとのび太は元の世界に戻そうとしたが、もしもボックスはママによって粗大ごみとして捨てられてしまっており、回収を試みるも結局は手元に戻らず、2人は責任を押し付け合った末に仲違いをする。
人魚の島、帰らずの原、魔界の森など、様々な魔界の難所を乗り越え、ついに魔界にある大魔王デマオンの本城へとたどり着き、デマオンと対峙する。美夜子が満月博士から託された古書・魔界歴程の一部によると、デマオンの弱点は銀のダーツで心臓を撃つことであるという。それに従って銀のダーツを投げるが、なぜかデマオンには通用せず、強力な衝撃波で吹き飛ばされてしまう。石ころ帽子を利用して姿を隠し逃げ延びようとするも魔界の悪魔たちには通用せず、姿を見破られ、1人、また1人と悪魔に捕らえられて行く。転んだ拍子に石ころ帽子を破いてしまい悪魔に見つかったのび太が、間一髪のところで美夜子に助けられる。しかし、美夜子は自分の石ころ帽子をのび太に託すと、悪魔の気をそらせるために囮として再び悪魔たちへ向かっていってしまった。