电影改编自1985年剧场版《哆啦A梦：大雄的宇宙小战争》，讲述大雄意外结识来自匹里卡星、体形小巧的外星人帕比，并在哆啦A梦的帮助下，与大家一起穿越星际，共同守护友情和星球的宇宙冒险故事。

Gamma星云第58号行星“K隆星”的人，为了侵略蓝星（K隆星人对地球的称呼），派遣了5人先遣部队到蓝星进行调查。其中Keroro军曹行踪败露，被蓝星人日向冬树和日向夏美发现并生擒，侵略用武器“Kero球”落入冬树手中。其后，侵略军的飞船紧…

应该是从遥远的宇宙彼方K隆星来侵略地球的KERORO小队，在剧场版中却将地球从可怕的危机中拯救出来……这一次，KERORO军曹的面前出现了最新！最恶！最强的敌人！！ 故事讲述冬树与KERORO小队一起去印加帝国的马丘比丘足迹参观，喜欢神秘事…

KERORO军曹寄住在日向家，竟因沉迷高达模型而惨变家务工人，更意外释放了一个来自“K隆星”远古时代的神秘武器KIRURU，令到全球大乱，面临毁灭危机！这时候，唯一知道如何拯救地球的谜样外星人突然现身，联同KERORO部队调转枪头、发动一…