大雄(小原乃梨子配音)为了拥有跟小夫(肝付兼太配音)一样的宠物机器狗,擅自从哆啦A梦(大山信代配音)的空间袋订了很多机器人。没想到却将另一个星球的波克(桑岛法子配音)也牵连进来。由于波克严重受损,只有把他带回去他原来的世界,才能得救。于是大雄一行人决定护送这个孩子回去,后来他们遇到了机器人医生查贝克博士(穂积隆信配音)。原来这个机器王国本来是人类跟机器人和平共处的世界,但是在艾德姆国王因拯救机器人,而身亡后,继位的珍娜女王(新山千春配音)由于打击过大,于是把机器人当做奴隶并把他们变成只听从人类的忠实道具来使唤。这主要也是因为珍娜女王听信邪恶司令官铁斯塔(森山周一郎配音)的话,下令改造机器人。铁斯塔一开始就打算利用珍娜,目的是要夺取这个国家。在大雄等人的协助下,人类与机器人在机器王国能回到过去的和平吗……。某五年制高专学校,可爱女孩叶泽里美(长泽雅美 饰)连续一个月旷课,还在制作的机器人上涂鸦。为避免暑期留校补习,她只得遵从机器人部的顾问图师隼人(铃木一真 饰)的安排加入机器人制作组,备战即将到来的机器人竞赛(Robo-Con)。里美所在的小组由天才机器人设计师相田航一(小栗旬 饰)和热情开朗的作战指挥四谷四郎(伊藤淳史 饰)组成,对于这个对机械没有丁点概念的女孩来说,一切都如此陌生,她只得从最简单的机器人操作做起。
不久,超过60所高专参加的机器人竞赛来开序幕。未经充分磨合的小组、设计不够完善的作品,里美难忘的夏天就这样开始了……。