夏休み、大西洋で金塊を積んでいた沈没船発見のニュースが流れる中、のび太たちはキャンプの行き先を巡って言い争っていた。結局海に行きながら山に登ろうじゃないかというドラえもんの提案で、太平洋の海底山脈へキャンプに出かけたドラえもんたちは、水中バギーで海底世界を駆け巡って様々な冒険をするが、そこで偶然、海底国家ムー連邦の軍人である海底人のエルに出会った。
地上世界に海底世界の事を知られたくないムー連邦の首相は、当初、のび太たちを拘束し監禁してしまうが、そこに急報が入る。かつてムー連邦と敵対し、数千年以上前の軍拡競争の末に滅亡した海底国家アトランティスに残された「鬼岩城」を支配する自動報復システム・ポセイドンが海底火山の活動の影響で再稼働したというのだ。この状況を知らされたドラえもんたちは、首相から協力を懇願される。ポセイドンの支配下にある鬼岩城はアトランティスが開発した「鬼角弾」という大量破壊兵器の発射基地であり、もしポセイドンによって鬼角弾が発射されれば、海底世界ばかりか全地球上に甚大な被害が及び、全ての生物が死に絶えてしまう。ドラえもんたちは鬼角弾の発射を阻止するため、アトランティスのあるバミューダ海域へと向かう。