向来重视亲子关系的蜡笔小新系列作品，在这一部剧场版中，更是藉由父亲角色的转变，提醒每个人心中对家人的爱。现实生活中的爸爸，因为工作和孩子相处时间较少，甚至不知道如何与孩子相处，但是蜡笔小新与爸爸野原广志却是日本所有动画作品中，感情最融洽的一对。
故事描述一个由天才科学家顽马博士领军的神秘组织“爸爸奋起同盟”，因看不惯日本传统男人们随着时代的进步，家庭地位日益低落，所以决定将所有的父亲都变成无所不能的机器人，重新争回家中主导的地位。他们找上了小新的爸爸野原广志，将他变成了机器人后，所引发一连串的故事。
这一部剧场版主要是围绕在这个机器人爸爸广志上面，从故事一开始，腰痛的爸爸广志，去了神秘的美容院后，回到家却发现自己变成了机器人，这样的转变让野原一家大为震惊，不过以小新的思维来说，有个机器人爸爸，简直酷毙了，但对于美冴来说，自己的丈夫变成了一个机器人，还是件难以接受的事情。
不过之后在远足中，偷偷跟去的机器人爸爸救了春日部防卫队的队员们，这件事情成为野原一家感情变得更深厚的契机，美冴开始接受了这个机器人广志，一家人也逐渐适应了有机器人爸爸的生活。只是这一切，原来都是神秘组织“爸爸奋起同盟”的阴谋，他们想要借着机器人爸爸来唤起全国卑微父亲的存在感。
机器人爸爸组成了爸爸奋起同盟，在各地游行抗议，而小新则是在跟风间一行人计划摘取机器人爸爸的胡子，好让他变回之前的模样。虽然最后计划成功了，但却让机器人爸爸被背后的主使者破坏了，之后小新跟着机器人爸爸进了一个神秘的地方，也让他发现了真实的爸爸广志的存在。
爸爸广志与机器人爸爸的相遇，终于使真相大白，原来爸爸奋起同盟复制了广志的记忆转移到机器人的身上，使机器人有了广志的记忆。从这一幕开始，也开始掀起了真实的广志与机器人广志的对立。机器人爸爸与背后主使者决斗，大魔王被打败后，仓皇逃跑，美冴开心地跑向广志，只剩下形单影只的机器人爸爸。
虽然机器人只是得到了广志的记忆，但从某种程度来说，他就是广志，他有着跟小新一家的回忆，所以当真正的广志出现后，他是沮丧的，同时他对自己的存在感到怀疑与不安。直到最后离别时，他才对小新说“对不起，我不是你的父亲”，但不论是真实的广志或是机器人广志，对小新来说，都是他最最心爱的父亲。
在我们的心里，父亲的爱到底占据了多少重要的位置？也许，在许多家庭中，父亲像是个无声的存在，会这么说的原因，是因为有些父亲不懂得表达他们的情感，尤其是对子女，他们无法自然地流露出他们内心真正的感受，但其实父爱并不少于母爱，不论是母亲或是父亲，他们对子女的爱都是一样伟大的。
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