Nobita muốn bơi lặn ngay trong thành phố Tokyo. Vì vậy, Doraemon đã sử dụng Máy bơm mô phỏng nguồn nước biển nhân tạo (架空水面シミュレーター・ポンプ, Máy bơm mô phỏng nguồn nước biển nhân tạo?) để bơm nước ngập đầy thành phố. Đêm đó Doraemon và Nobita sử dụng kính tạo cảm giác và chân vịt bơi lặn để dạo quanh thành phố toàn nước. Bỗng xuất hiện cá mập đe doạ mọi người và Doraemon buộc phải tắt máy bơm. Nhóm bạn phát hiện một cô bé người cá nằm ngất trong lùm cây tên là Sophia. Họ đưa cô về nhà và biết được thân thế công chúa Vương quốc người cá của cô. Nhóm bạn có một chuyến tham quan tại Vương quốc đó. Chẳng may Shizuka bị vua của Quái ngư tộc - Buikin - bắt đi vì cô bị nhầm là Công chúa (trước đó cô bé có mượn Sophia chiếc vương miện mà không hay biết rằng vương miện đó là biểu tượng của hoàng gia). Buikin muốn đổi Shizuka để lấy Nhân ngư thần kiếm. Các bạn còn lại tìm mọi cách để tạo ra thanh thần kiếm giả để trao đổi với Buikin và cứu Shizuka trước khi hết công hiệu của Đèn thích ứng môi trường nước. Tuy cứu được Shizuka, nhưng khi Buikin phát hiện ra sự thật thì thanh thần kiếm thật đã bị lấy mất. Cả nhóm phải chiến đấu với Buikin và giành chiến thắng. Rồi họ quay về nhà với những kỉ niệm đẹp về Sophia và Nhân ngư tộc.