在一次偶然的机会中，大雄利用任意门来到了北极，意外地发现了一堆庞大的机器人零件。大雄与他的伙伴哆啦A梦决定将这些零件带往镜面世界，一个无人的神秘之地，开始了组装工作。他们给这个全新创造的机器人取名为"山大克罗斯"，满怀期待地操控它。
然而，欢乐的时光并未持续太久，当他们沉浸在操控山大克罗斯的喜悦中时，却发现这个机器人竟然装备了毁灭性的导弹。这突如其来的发现让大雄他们陷入了紧张与危机之中。
大雄在真实世界中意外遇见了一位自称是机器人主人的莉露露，并从她那里借得进入镜面世界的工具。然而，真相令人震惊，莉露露的真实目的竟是为了建立一个针对地球的基地，她竟是机械理想国派来引导铁人兵团入侵地球的机器人。在得知真相后，大雄和哆啦A梦决定挺身而出，保卫地球的安危。
在激烈的战斗中，莉露露虽然心生动摇，被静香所救，并开始反思他们的行为。她和静香一起追溯到三万多年前，找寻机械理想国的祖先，试图改造他们的基因，阻止机器人对地球的侵略。然而，博士在改造过程中力竭倒下，莉露露接过了他的使命，继续进行这项艰巨的任务。
与此同时，大雄和哆啦A梦在镜面世界与铁人兵团展开激烈的战斗。在关键时刻，山大克罗斯似乎面临崩溃，但就在这个紧要关头，奇迹般地发生了……
大雄在北极发现了一个巨型机器人模型，但苦无组装模型的地方，于是哆啦A梦使用“相反镜子”，让大雄可以在镜子里的相反世界尽情地组装模型，他们将组装完成的机器人取名为“圣诞武士”。同时也赫然发现“圣诞武士”身上居然搭载着破坏力强大的可怕武器！ 此时，自称是机器人失主的莉露露出现，大雄便把“相反镜子”借给了他。不料，居然有人在相反世界建立起了侵略地球的基地！而指挥者正是莉露露本人。原来他是机械星球米加托比亚所派来的间谍。为了阻止地球被莉露露所率领的铁人兵团侵略，大雄一行人决定挺身而出保护地球！