北極で巨大なロボットの足と謎の青い球体を拾ってきたのび太（大原めぐみ）。その青い球体に導かれるように、次々とロボットの部品がのび太の家の庭に降ってくる。そのままでは邪魔になるため、ドラえもん（水田わさび）と一緒に、現実世界そっくりだが誰もいない“鏡面世界”で部品を組み立て、巨大ロボット“ザンダクロス”を完成させるのび太。ところが、ロボットの持ち主だと名乗るリルル（沢城みゆき）という不思議な女の子が、のび太の街に現れる。さらに、どんなものでも親しみやすい形に変えて話ができるようになるドラえもんのひみつ道具“おはなしボックス”で、ザンダクロスの頭脳をヒヨコ型に改良すると、ピッポ（小林由美子）が誕生。リルルとピッポによると、実はザンダクロスとリルルはロボットの星“メカトピア”から地球人を奴隷にするために送り込まれたという。リルルの目的は、地球に基地を作り、メカトピアの鉄人兵団を安全に誘導することだった。総司令官（加藤浩次）に率いられ、刻一刻と地球に迫る鉄人兵団。のび太は、しずか（かかずゆみ）、ジャイアン（木村昴）、スネ夫（関智一）とともに、地球を守るため、鉄人兵団に立ち向かうことを決意する。果たして、ドラえもんやのび太たちは、地球を救えるのか……。