电影在法国开始，反派和空中都市的王子（诹访部顺一配音）带着婴儿在一架飞艇上，空贼潜入飞艇把婴儿劫走，鲁邦三世半路杀出夺宝。 少女空贼尤缇卡（石川由依配音）阻拦不成反被袭胸，恼羞成怒之际扇了鲁邦一耳光，鲁邦从飞艇上掉进了塞纳河...... 鲁邦带着婴儿和一块记载了空族宝藏所在地的水晶跑回了据点，发现包里装着一个婴儿后，鲁邦与次元大介两个大男人的噩梦到了。毕竟偷盗是工作，鲁邦与次元两人带着婴儿又干了好几票盗窃案。直到钱形幸一警部跟着鲁邦的脚步来到了罗马。 因为与鲁邦有关，反派和王子就叫来钱形去夺回婴儿。另一方面，反派的秘书竟是峰不二子。 在一次盗窃中，鲁邦与次元被老叔追得逃进了古罗马斗兽场。尤缇卡乘机夺回婴儿逃回基地，不曾想鲁邦尾随而至，更意外的是空贼内部出了叛徒，最后族长（菅生隆之配音）把基地炸掉同归于尽，鲁邦次元带着婴儿与女主逃掉了......
在一次偶然的情况下，大雄（小原乃梨子 配音）与多啦A梦（大山羡代 配音）穿过秘密通道时空圈，闯进一个森林中古代文明的国度——玛雅王国，他们遇上跟大雄长得一模一样的迪奥（绪方惠美 配音），迪奥是玛雅王国的王子。迪奥王子的母亲中了魔女娜汀拉（唐泽润 配音）的诅咒，长眠不醒。为了救母亲，迪奥王子一定要打败娜汀拉。因此在森林中修炼。迪奥王子从大雄口中得知现代日本的事，便对日本产生兴趣，所以迪奥便希望与大雄转换身份，到日本修炼。大雄便成为了王子；王子就成了大雄，各自展开不一样的生活，最后迪奥在日本认识了技安等人，他们一起去对抗娜汀拉，究竟他们能否打败娜汀拉救迪奥的母亲…… 本片是为了纪念哆啦A梦诞生30周年而制作的，是哆啦A梦电影系列第21部作品。
