パラオの海でスクーバダイビングを楽しんだというスネ夫の自慢話をうらやみ、自分もダイビングがしたいと言い出すのび太。見かねたドラえもんはあるひみつ道具を出す。それは架空水面シミュレーター・ポンプという道具で、陸上に架空の海を作りだすことができるのだという。早速のび太たちは、タケコプターでいつもの空き地に向かい、トトスキーや架空海水まきぞえガスを使っていろいろな魚を集める。架空水体感メガネをかけて、架空水面シミュレーター・ポンプで作り出した架空の海で遊び始めるが、そこに人魚族の姫・ソフィアが迷い込んでしまう。人魚族は元々「アクア星人」という異星人であり、約5千年前に怪魚族により汚染されたアクア星から移住し、地球の海底に町を造り暮らし始めたのだという。その人魚族が守る宝「人魚の剣」を怪魚族が狙っているらしい。もし「人魚の剣」を怪魚族が手に入れてしまったら、宇宙全体が彼らに支配されてしまう。事情を知ったドラえもんたちは人魚族と協力し、怪魚族から宝と宇宙を守るため戦うことを決意する。
全国366スクリーンで公開され、2010年3月6-7日初日2日で動員49万8,198人、興収5億5,348万3,650円を記録、映画観客動員ランキング（興行通信社調べ）で『アバター』『ライアーゲーム ザ・ファイナルステージ』を抑え初登場第1位を獲得した。またぴあ初日映画満足度ランキングでも第2位となっている。更に公開から30日間で動員261万6,561人、27億6,837万4,530円に達し、観客動員ランキング5週連続第1位となり、上映1回あたりの平均座席数も非常に高い数値となっている。2010年3月20日には、映画ドラえもんシリーズ通算全30作の累計観客動員が9000万人を突破した。仮に9000万人が手をつないで並ぶと約14万キロメートル、地球3周半の長さになる。2011年には、第34回日本アカデミー賞優秀アニメーション作品賞を受賞した。
『ドラえもん のび太の恐竜2006』から恒例となった翌年の映画を告知するおまけ映像が本作でもエンドロール後に流された。内容は、本作にも登場したドラえもんのひみつ道具「おざしき釣り堀」や信号音を発する青いボール（ザンダクロスの脳）が登場するというもので、後に『月刊コロコロコミック』2010年7月号および藤子・F・不二雄公式サイト『藤子・F・不二雄ワールド』で正式に『ドラえもん のび太と鉄人兵団』（1986年）のリメイク版が2011年に公開されることが発表された。タイトルは『ドラえもん 新・のび太と鉄人兵団 〜はばたけ 天使たち〜』。監督は寺本幸代、脚本は清水東が担当。
登場するメカは、海の生物をモチーフにデザインされている。第2期シリーズでは、のび太の部屋にドラえもんファン、ひいては藤子ファンが思わずニヤリとしてしまうような小物が配置されているのが恒例となりつつある。本作では、『ドラえもん のび太の恐竜2006』でピー助が遊んだボール、『モッコロくん』のシールを確認できる。エンドロールではてんとう虫コミックスから出典している様々なポーズの原作版ドラえもんのカット絵が挿入される。導入部、ソフィアが「アクア星」を見たいと望む。「アクア星」をギョシャ座と考えたドラえもんたちが、どこでもドアを使って見える場所に案内する。設定上、「今の日本は夏で、ギョシャ座が見られない。ギョシャ座は冬の星座である。冬の国（南半球）に行けば見られる」という論理展開である。劇中では「あまりにも星がきれいでどこかわからない」と言っている（しかし、日本が夏の場合、ギョシャ座は太陽の方向に位置するために見られないのであり、南半球に行っても、当然ギョシャ座は太陽の方向にあるため何れにせよ見ることは出来ない）。
第2期シリーズ第5作で、映画化30周年と映画シリーズ通算30作目、漫画連載開始40周年と記念ずくしの作品となっている。原案はてんとう虫コミックス『ドラえもん』41巻収録作品「深夜の町は海の底」。第2期シリーズでは『ドラえもん のび太と緑の巨人伝』に続くオリジナルストーリー作品であり、前作『ドラえもん 新・のび太の宇宙開拓史』に続き真保裕一が脚本を担当した。また、テレビアニメ版及び劇場版の総監督である楠葉宏三が監督を務めた。また、『ドラえもん のび太の恐竜』から『ドラえもん のび太と銀河超特急』まで「映画ドラえもん」シリーズの主題歌および挿入歌に携わってきた武田鉄矢が、14年ぶりに挿入歌を手掛けている。
戦前は国の「無職はお国の寄生虫」のようなスローガンに見るように、無職に対する風当たりはきつかった。大竹文雄は「高度経済成長期の完全雇用の時代は、無職で貧しいというのは、真面目に働かない場合のみ発生するという状態であった。真面目に働いても貧困に陥るという認識が日本人には無かったのであろう」と指摘している。飯田泰之は「現在（2010年）の日本の失業率の増大の大きな原因は、デフレによる実質賃金の上昇にある。つまり、日本で増加している失業者は非自発的失業者である」と指摘している。池田信夫は「現在（2009年）の失業保険・生活保護は、セーフティー・ネットとして不十分であり、重要なのは所得の再分配ではなく、転職機会の拡大である」と指摘している。山崎元は「現在（1999年3月）の不況は非常に良いことである。企業倒産は必要であり、それによって失業率が高くなることをもっと肯定的に捉えなければならない。高失業率と共存できる社会にならなければならないのであり、労働者が無駄なところからそうではないところに移るためには、マクロ的なある程度の失業率が必要である」と指摘している。山崎は「民間の能率がよいところに労働者が早く移るという意味では、余計なことはする必要は無い」と指摘している。竹中平蔵は「日本の失業については、中長期的に見ればさほど悲観的になる必要はない。理由は、人口が減っていくからである。人口が減っていく社会は、長期的に失業が深刻になる社会ではない。短期的には、職業訓練・教育を通じて、需給のミスマッチを解消させる必要がある」と指摘している。