夏休み－－。のび太の家の庭に巨大な機械のパーツが降って来た。家の中では狭すぎると、のび太はドラえもんの助けを借りて“逆世界入りこみオイル”で鏡の中の世界へと運びこんだ。その後からも次々と降って来るパーツを全部集めて組み立てると、何と巨大ロボットができあがった。のび太たちは、ザンダクロスと名付けたそのロボットで鏡の中を遊び回る。そんなある日、町に不思議な少女が現われた。リルルという名のその少女が、ロボットの持ち主だと知ったのび太は、鏡の中の世界の入口ごとリルルに返した。数日後、ロボットのことが気になったドラえもんとのび太は鏡の中に入ってみた。そこは現実の街並みが鏡に写った世界とは似ても似つかない、機械された基地だった。リルルは、実はメカトピアから地球を征服するための準備として基地を作りに来たのだった。だが、次元震が起こり、基地は破壊されリルルも傷を負って倒れた。一方、鉄人兵団は、地球を目指してメカトピアを出発していた。のび太は、ドラえもん、ジャイアン、スネ夫、しずかの五人で、鉄人兵団を鏡の中の世界に誘い込む準備をした。とうとうロボットたちが鏡の中の世界に姿を現わした。圧倒的な力の差だが、ドラえもんの知恵と、のび太たちの勇気でロボットたちを見事に追い払うのだった。