月の美しい夜…。のび太のねごとやイビキがうるさくて、ねむれなくなってしまったドラえもん。ぶらりと夜の散歩に出かけたところ、近所の屋根の上で満月に向かって歌う白いネコ・ルナを見かけ、そのすばらしい歌声にウットリする。 次の夜、もういちど会いたい一心でのび太といっしょにルナのすがたをさがし歩いたドラえもんは、知り合えたばかりか、友だちになることができて大よろこび！ すっかりルナに恋してしまう。 ところが、のび太はルナが近々、外国に旅立ってしまうことを知る。のび太は、ルナに片思いするドラえもんにそのことを話すことができなくて…。 その夜、ルナは月が出ていないことをなげき、元気が出ないようす。そんなルナを見かねたドラえもんは、雲の上の散歩につれて行ってあげるが…!?