该片讲述秋季之后的故事，从原作漫画第7集的剧情接续下去。除了小野寺小咲的妹妹小野寺春、小野寺春的好友小风和从美国飞来的宝拉·马可伊之外，其他还有千棘的母亲桐崎华等个性鲜明的新人物也将陆续登场。
在这众人都会魔法的世界，魔力高低成为了衡量地位的标准，而不会使用魔法的人则会遭到处决。马修天生不会使用魔法，被养父藏匿起来照顾。他为了自己跟家人能平安生活，决定用长年锻炼出来的一身肌肉与世界抗衡。
拥有独树一帜力量的战争之神——格雷。某一天，他一如往常地进入梦乡，醒来后却来到了充满各种魔法和怪物的新世界，转生成一位叫做「亚瑟」的孩子。无法追查上辈子死亡的真相，但比起活在过去，他不断努力适应这全新的生活。随着年龄的增长，亚瑟的能力也渐渐觉醒，并开启了与新伙伴的冒险…！
匹里卡星的政权遭到了独裁将军吉尔莫亚（八名信夫 配音）发动的政变，大总统帕比（潘惠子 配音）被迫从匹里卡星逃了出来，误打误撞中降落到了地球。此时，大雄（小原乃梨子 配音）等人正在拍摄电影《宇宙小战争》，意外发现了逃难的帕比，交谈中得知帕比年仅10岁，而8岁就大学毕业了，大家也了解到了他的遭遇，决定帮助他，并同他成了好朋友。吉尔莫亚军队通过小型侦察机找到帕比的行踪，向大雄等人发起了攻击，他们捉了静香做人质。帕比为了不连累大家，最后向叛军投降了。帕比的爱犬胖胖（三ツ矢雄二 配音）通过自己的嗅觉找了帕比的位置，可惜来玩了一步，正好遇上了哆啦A梦等人，大家计划一要救回静香和帕比，一同向皮力卡星出发了，但在未知的星球里又将会有什么样的冒险等待着他们了……
飞弹伤无（赤羽根健治 配音）表面看来是一个非常平凡的男孩子，在姐姐飞弹怜悧（衣川里佳 配音）的安排下，他进入了战略防卫学园阿塔拉克西亚学习，这里生活的女孩们都拥有着各自的魔导装甲，希望能够通过学习如何操纵它们来成为一名合格的战士。 实际上，飞弹伤无拥有着一项特殊能力，那就是通过触摸女孩们的身体来增加她们的装甲的威力。外冷内热嘴硬心软的千鸟渊爱音（影山灯 配音）、热情奔放身材傲人的优莉西亚（赤崎千夏 配音）、风纪委员姬川映流（长妻树里 配音），在学园里，飞弹伤无很快就交到了朋友。
TVアニメ「Free!－Dive to the Future－」を再構築し、新規エピソードを追加した劇場版。
