《机器猫》的大结局存在多个版本，但较为可信的版本是 悲剧结局。
原版漫画结局
大雄从睡梦中惊醒，发现自己躺在病床上。原来，世界上从没有过机器猫、万能口袋、任意门等，一切都是大雄的幻想。大雄由于极度自闭症被送入精神病院，已经在医院住了八年，静宜是大雄儿时暗恋的同伴，所有记忆都停留在八年前的早晨。
动画版结局
大雄在梦中看到机器猫和所有的回忆，最后醒来发现一切都是幻觉。这个结局与漫画版相似，强调了大雄的幻想世界和现实世界的残酷。
其他版本
有传闻称，机器猫因为电池耗尽而停止工作，大雄决定自己修复机器猫，最终修复成功后，机器猫说：“大雄，我等你很久了。”但这个版本并没有明确的证据支持，属于民间传说。
综合来看，较为可信的结局是 大雄从睡梦中惊醒，发现一切都是自己的幻想，机器猫和其他所有回忆都不存在。这个结局反映了藤子不二雄对现实与幻想的深刻思考，也给读者留下了深刻的印象。