臼井儀人原作の人気アニメーション劇場版第20作。映画化20周年記念としてシリーズ初の宇宙を舞台にした冒険が描かれる。ある日、ささいなことで妹のひまわりと喧嘩したしんのすけは、突然現れた謎の男2人組に言われるまま「ひまわりをお姫様として預ける」という契約書にサインしてしまう。UFOに吸い込まれヒマワリ星へと連れて行かれた野原一家は、しんのすけがサインした契約書に基づきひまわりが星のお姫様にならなければ、地球が消滅するということを知る。しかし、ひまわりがお姫様になれば、家族とは一生離れ離れにならなければならず……。