夏休みのある日、のび太は出木杉から『宝島』の本を教えられ、ジャイアンたちに自分も宝島を発見すると宣言してしまう。のび太がドラえもんのひみつ道具「宝探し地図」で宝島を探したところ、最近太平洋上に現れた新しい島を見つける。のび太たちは組み立て帆船「ノビタオーラ号」に乗って島を目指すが、島に上陸する手前で海賊に襲われる。しずかが海賊にさらわれ、島も消え失せてしまう。のび太たちは海に漂う少年・フロックとペットのオウム型ロボット・クイズに出会う。島は巨大な海賊船で、フロックは海賊船から逃げたメカニックだった。のび太たちは海賊からしずかを助け出し、宝島に眠る財宝に隠された秘密を探るため船を進める。
一方、しずかは海賊船の中で自分と似た少女・セーラに出会う。セーラとフロックの父親で海賊船船長のシルバーは地球のエネルギーを吸い取り、新しい星に移る「ノアの方舟計画」を実行しようとしていた。海賊船にのび太たちが駆け付ける。フロックやドラえもんの奮闘でエネルギー奪取は阻止された。シルバーはのび太たちの説得を受けて改心し、息子のフロックとも和解し、元の時代へと帰っていった。いつもの空き地で遊ぶのび太は、ポケットから転がり落ちた金貨を見て、ひと夏の冒険に思いをはせた。
製作.
本作の制作にあたり、藤子プロは子どもだけでなく、大人の鑑賞に堪えうる作品にするという方針を立て、『君の名は。』などの企画・プロデュースなどで知られる川村元気を脚本家として起用した。
川村はかつてドラえもんに親しんでいた大人たちでも親しめるようにするため、ロバート・ルイス・スティーヴンソンの児童文学『宝島』をモチーフとすることを思い立った。
次に、川村は大長編シリーズの共通点として、自然現象や都市伝説といった時事ネタを組み込んだ少年冒険譚が存在することに気づき、当時話題となっていた西之島のニュースと『宝島』、謎解きクイズを組み合わせた物語を書くことを決めた。
今井は『ドラえもん』のテレビシリーズの演出・絵コンテ経験があるものの、長編映画の監督は本作が初めてであり、オファーが来たときは驚いたと複数のインタビューの中で振り返っている。