ある日、プリンのことで喧嘩したしんのすけ(声：矢島晶子)と妹のひまわり(声：こおろぎさとみ)。そこに「ひまわり姫をお預かりします」という謎の男二人が現れた。ほいほい喜んで渡された紙にサインをしてしまうしんのすけだったが、次の瞬間、上空に現れたUFOに野原一家は吸い込まれてしまう。到着したのは“ヒマワリ星”という見知らぬ星。星の王ゴロネスキーは「ひまわり様が姫にならなければ地球もヒマワリ星も消滅する！」と叫び、急激な展開に茫然とするひろし(声：藤原啓治)とみさえ(声：ならはしみき)。しかし、しんのすけがサインしたのは全て了解するという「宇宙契約書」であった。ひまわりが姫になるということは家族が離ればなれになるということ……。妹を選ぶのか、地球の未来を選ぶのか、果たしてしんのすけの選択は……。