春日部近郊で、悪夢を見て苦しんでしまうということが多発しており、新聞にもそのことを報じる記事が掲載されていた。そんな不可思議な現象の元凶が、ついに野原一家を含む春日部市にも忍び寄ってきていた。
野原一家が眠りにつくと、彼らはユメミーワールドと呼ばれる空間にいた。そして、そこにはネネちゃん、風間くん、ボーちゃん、マサオくんたちもいた。そこで、彼らは楽しい夢を見るようになる。
時を同じくして、ひまわり幼稚園に貫庭玉サキが入園してくる。サキは、「友達を作るつもりはない」と言い、仲良くなることを避けるが、そんな彼女と友達になろうと、マサオくんたちや風間くんは交流を図ろうとする。一方、ネネちゃんはサキのことが気に入らない。
ユメミーワールドでは、楽しい夢ばかりではなく、次第に大人を中心として悪夢を見るようになる。ユメミーワールドを作り出したサキの父・貫庭玉夢彦は、夢エネルギーを吸い尽くすと、不要になった人々を夢魚の外へと排出していく。夢魚の外にいる人々は、悪夢を見るようになるのだった。
大人たちが悪夢に苦しめられる中、しんのすけたちはサキと次第に仲良くなっていく。ネネちゃんもサキを友人と認め、しんのすけたちはサキの家を訪れる。そこは、巨大なアンテナが建てられ、まるで何かの研究所のような様子だった。
夢彦は、その施設でユメミーワールドを作って人々の夢エネルギーを吸収していた。その夢エネルギーは、悪夢に苦しめられているサキのために使われていた。夢エネルギーを吸い尽くしてしまうと、彼らは移動せざるを得ず、転々としていた。そのため、サキは友人もできなかった。だが、しんのすけたちと交流を行い、次第に友人という存在の大切さに気づいていく。
風間くんは、ユメミーワールドで夢エネルギーが吸収され、それを行っているのがサキの父・夢彦であると気づく。そのことをかすかべ防衛隊のメンバーたちに伝えると、ネネは裏切られたと考え、サキのもとから去っていく。だが、しんのすけだけはサキのもとへ向かい、夢エネルギーの吸収をやめられないか、と話す。
サキもまた、夢エネルギーを人々から奪うことに疑問を持ち始めていた。だが、その夢エネルギーを断つということは、サキが悪夢に苦しめられるということを意味する。
サキの母・サユリもまた、研究者だった。だが、実験中に起こった爆破が原因で命を落としていた。そして、その爆破に巻き込まれないよう、サユリは身を挺してサキを守ったのだった。そのことがきっかけで、サキは「お母さんに恨まれているのではないか」と思い、悪夢を見るようになっていたのだった。そんなサキを救うべく、父・夢彦はユメミーワールドを作って夢エネルギーを吸収するようになった。
しんのすけは、「バクが悪夢を食べてくれる」とサキに聞き、ユメミーワールドの中でかすかべ防衛隊のメンバーたちとバクを探しに行く。だが、ユメミーワールドにいたのは大和田獏だけであり、期待していたバクは存在していなかった。
サキは落胆し、ユメミーワールドを作り出す装置を破壊してしまう。そして、悪夢に苦しめられた結果、疲労困憊で眠ってしまう。そんなサキを救う、かすかべ防衛隊のメンバーたちは、サキの夢へと向かう。
しんのすけは自らバクと成り代わり、悪夢の元凶であるサキの母・サユリの幻影と戦う。次々に悪夢を吸収するしんのすけだったが、全てを吸収することはできなかった。ピンチとなった彼らのもとに、しんのすけの夢へと入り込んだ母・みさえがやってくる。
みさえは、「母親は子供のためだったらなんだってできる。それで自分の身を犠牲にしようとも、恨んでたりはしないわ」とサキに伝える。サキは、母親の幻影に苦しめられることはなくなり、悪夢とも「仲良くやっていけそうな気がする」と言うのだった。
かくしてユメミーワールドはなくなり、サキも悪夢から解放された。サキと夢彦は海外に引っ越し、サキは友人たちと仲良く過ごしていた。夢彦は、夢の研究者として悪夢で苦しむ人々を救う研究を行っていた。
そのことを手紙で読み上げるネネちゃんだったが、その朗読の途中でしんのすけは眠ってしまっていた。その手紙の中には、「また夢の中で会おう」と書かれていたのだった。
