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La historia tiene como protagonistas a una pandilla de niños que, durante unas vacaciones de verano en un campamento, encuentran a un extraño perro. Sin embargo, el perro es en realidad un alienígena en una misión crucial para su planeta: encontrar una sustancia de la Tierra que les ayude a sobrevivir. Los niños le ayudarán a encontrarla y, como recompensa, este les conducirá a un viaje a las estrellas.
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Hubo un tiempo en el que el ser humano acabó con todas las criaturas mágicas. Excepto con una. Koichi Uehara es un estudiante que vive en los suburbios de Tokyo. Un día recoge una gran piedra que resulta ser la carcasa de un bebé "Kappa" (una criatura del agua perteneciente a la mitología japonesa) que ha estado viviendo bajo tierra durante los últimos 300 años y decide llamarle "Coo". Koichi y Coo se harán grandes amigos y comenzarán a vivir en familia. Sin embargo, Coo no logra adaptarse al estilo de vida de Tokyo y empieza a echar de menos a su familia. En un caluroso día veraniego, Koichi y Coo deciden embarcarse en una aventurera búsqueda de los padres de éste último.
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Con motivo de la búsqueda de documentación para un trabajo escolar sobre el mar en el que Nobita tiene puesta mucha ilusión, la puerta mágica hará que Doraemon y él, además de Shizuka, Gigante y Suneo, se trasladen a alta mar. Allí embarcarán en un inmenso y peculiar barco para conocer de cerca los misterios del océano y buscar grandes tesoros, que es realmente el deseo de Nobita. Lo que nadie imagina es que una distorsión en la línea del espacio-tiempo les conducirá hasta el siglo XVII, donde se encontrarán con barcos pirata y con una nueva y trepidante aventura en el mar del Caribe.
