期末考试再次得零分的大雄，在逃避妈妈责骂时跌入了后院突然出现的一个巨大白色金属方块。方块内部是无尽的迷宫，墙壁由闪烁着蓝光的白金铸成。在这里，大雄遇到了自称“齿轮”的少女型机器人，她告诉大雄：这个迷宫的每个房间都连接着一个被机械生命体推翻人类后统治的平行地球。而大雄之所以能进入，是因为他在某个平行宇宙中，是唯一设计出“情感代码”的人类。为了阻止机械帝王“逻辑”抹除所有宇宙中的人类情感，大雄必须和哆啦A梦、静香、胖虎、小夫以及齿轮一起，在迷宫中找到失落的“心之钥匙”。然而每解开一道谜题，大雄就要被抽取一段真实的记忆。当他发现最后一道门需要牺牲自己和哆啦A梦的全部回忆时，他做出了一个让所有人意外的选择。
本作是《哆啦A梦》系列近年来最具哲学野心的作品。将经典的迷宫冒险与对人工智能情感的探讨结合得恰到好处。虽然对低龄观众可能稍显晦涩，但成年观众会为其中关于“记忆与存在”的讨论深深动容。大雄的成长弧光非常完整。
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