Nobita se queja de sus deberes de dibujo para las vacaciones de verano cuando una misteriosa pintura llega a casa a través de un agujero espaciotemporal.
Gracias a un invento de Doraemon llamado la "Linterna entrepinturas", Nobita, Shizuka, Gigante y Suneo entran al cuadro, mientras que una niña del mundo pintado llamada Claire cruza al mundo real.
El grupo viaja a Artelia junto a Claire y sus amigos Milo y Chai para buscar el castillo local y recuperar una piedra azul mágica que emite el característico "Azul de Artelia".
Deben proteger este paraje lleno de paisajes pintados a mano y criaturas fantásticas frente a una antigua leyenda que amenaza con destruir el país