スネ夫からＳＬに乗ったことをじまんされ、うらやましくてしかたのないのび太は、ドラえもんがポケットにしまい忘れた“天の川鉄道乗車券 地球発ハテノ星行き”というキップを発見！ それとなくドラえもんに聞いたところ、天の川鉄道はＳＬ型の宇宙船で、キップにはさみを入れれば時空を超えてすぐに迎えに来てくれるという。それを聞いたのび太はドラえもんにナイショでキップを持ち出し、スネ夫たちに学校の裏山から天の川鉄道に乗るつもりだとじまんする。 その夜、のび太がこっそり家を抜け出して裏山に向かうと、しずか、ジャイアン、スネ夫の３人が待っていた。そして、のび太がキップにはさみを入れると、なんと夜空からＳＬが煙を上げて飛んで来たからビックリ！ ４人はさっそく、天の川鉄道に乗り込み、神秘的な銀河旅行に大こうふんするが、しばらくすると、自分たち以外、乗客がひとりもいないことに気がつく。しかも、車しょうに「キップは終点までだから、途中下車は認められない」と断られてしまい…！？