主人公京乃まどか是一名从心底热爱故乡千叶县鸭川之海的17岁女高中生，同时也是以帮助遇到困难的人为己任的“鸭女jersey部”的唯一社员。直到遇见了从宇宙来的不可思议美少女ラン，忽然向京乃提出了“能不能驾驶机器人”的要求，她的日常生活起了波澜，为了保护鸭川而与宇宙来的敌人战斗！本作的原作是Production IG，不过动画制作则是由XEBEC进行，总监督佐藤竜雄与导演铃木利正。其中的机器设定与日产全面合作，在日产汽车Global Design本部里举行了设计大会，从60个设计案中选出了主角与敌人的机体设计。
匹里卡星的政权遭到了独裁将军吉尔莫亚（八名信夫 配音）发动的政变，大总统帕比（潘惠子 配音）被迫从匹里卡星逃了出来，误打误撞中降落到了地球。此时，大雄（小原乃梨子 配音）等人正在拍摄电影《宇宙小战争》，意外发现了逃难的帕比，交谈中得知帕比年仅10岁，而8岁就大学毕业了，大家也了解到了他的遭遇，决定帮助他，并同他成了好朋友。吉尔莫亚军队通过小型侦察机找到帕比的行踪，向大雄等人发起了攻击，他们捉了静香做人质。帕比为了不连累大家，最后向叛军投降了。帕比的爱犬胖胖（三ツ矢雄二 配音）通过自己的嗅觉找了帕比的位置，可惜来玩了一步，正好遇上了哆啦A梦等人，大家计划一要救回静香和帕比，一同向皮力卡星出发了，但在未知的星球里又将会有什么样的冒险等待着他们了……
