大雄在學校的后山撿到一株被人拋棄的樹苗，通過哆啦A夢的植物自由化生長葉，樹苗一夜之間變成了蹦蹦跳跳的小家伙，大雄為其取名木木。木木聰明伶俐，熱愛學習，不僅得到了野比家所有人的喜愛，也成為胖虎、小夫、靜香他們的好朋友。某天，小伙伴們去后山玩耍，結果被吸入到外星飛船之中。由于人類對地球生態環境的破壞日趨嚴重，一群具有高智慧的植物宇宙人決定將地球上的植物劫持，以挽救它們瀕臨滅絕的命運。然而，失去植物，地球上的氧氣將會減少，人類乃至所有動物都將滅亡。木木的真實身份實為植物宇宙人派往地球的特殊生命體，其與大雄建立的情感聯結成為化解危機的關鍵。最終眾人通過理解與共存的理念說服植物宇宙人，并借助哆啦A夢的道具修復了地球生態平衡，人類與自然和諧共處的希望得以延續。本片根據日本漫畫家藤子不二雄的原作改編。