Suite à une rencontre avec Superman, une jeune garçon du nom de Mitsuo reçoit une panoplie complète comprenant un masque, une cape ainsi qu'un insigne, qui lui permettent, une fois portés, d'obtenir une force surhumaine, de voler dans les airs et de respirer sous l'eau. Grâce à ces nouveaux accessoires, Mitsuo, devenu un "Perman", va être en charge de la protection de son quartier et des ses habitants… mais gare à lui : si quelqu'un apprend sa véritable identité, son cerveau sera détruit à tout jamais et il sera remplacé par un robot !

Alors qu'il cherche une destination pour partir durant trois jours pendant les vacances d'été, Doraemon suggère à Nobita, Shizuka, Suneo et Jyaian un aventure sous-marine. Lorsqu'ils explorent l'océan, ils découvrent une civilisation qui n'a pas eu de contact avec les nations de la surface depuis plus siècles.