大雄卧室对面的房间存在吗？在不同的情况下，大雄家里的设定是不一样的（后面细说）。
这个房间有时存在，有时不存在。当存在时，这个房间被有的网友认为曾是奶奶的房间。但是笔者目前没找到确切的证据，姑且称之为「神秘房间」吧。
如下图（出自某台湾网站），右边是大雄家二楼的平面图（根据大山版动画复原）。
橙色部分是大雄的房间，淡蓝色是哆啦A梦的壁橱，黄色是走廊和楼梯，紫色部分就是神秘房间，出现频率是最低的。
那么哆啦A梦为什么要住在壁橱里，他为什么不睡神秘房间呢？
答案很简单，剧情需要。
平时哆啦A梦是睡在壁橱里的。作者为什么要这样设计呢？为了方便故事展开。
两个人在一个房间会产生更多的戏剧冲突，比如这样一个反复出现的桥段：大雄睡不着觉，惊醒哆啦A梦（如下图）：左列《大雄的宇宙开拓史》1981大山版，漫画版，2009水田版）右列《大雄的魔界大冒险》1984大山版，漫画版，2007水田版）
那个神秘房间平时就放在那不动吗？
也不是，剧情需要时，它就会出现。
题主问的那一话，短篇第五卷《很多哆啦A梦》就是这种情况。大雄用很多铜锣烧讨好哆啦A梦帮自己做作业，一个人到神秘房间睡觉了。
可以看到，神秘房间空荡荡的。下图可以看出，神秘房间就在大雄房间对面。大雄为什么要在神秘房间睡觉呢？因为在他的房间要发生很多故事。如果他还睡在自己房间，就会影响故事的进行。大雄为什么不选择哆啦A梦的壁橱睡觉呢？因为情节安排，第二天的大雄要躲在这里。而且为了配合大雄躲在壁橱的情节，哆啦A梦也一反常态的睡在榻榻米上，没有回壁橱。综上所述，当剧情需要一个空房间的时候，神秘房间就出现。平时不需要，就不提这个房间的事情。下面来介绍一下这一话漫画《好多哆啦A梦》改编成的动画。在大山版动画中，这个房间的处理与漫画一致，不过没有拍房间里面的样子；在水田版动画中，因为大雄的房间被扩大了，这个房间在新版动画中就不存在了。这一话的内容也修改为大雄在走廊睡觉了。
下面是跑题时间：介绍一下，大雄的房间在不同时期的设定。
下图是《哆啦A梦》漫画中大雄房间的普遍样式（俯瞰图）
可以看到，房间的门是西式的，哆啦A梦睡觉的壁橱在时光机入口的右侧。放漫画的书架则在门的左侧。下面这幅是大山版动画中大雄房间示意图（同样来自台湾网站），可以看到出入房间的门是日式的拉门。门在时光机出口所在的抽屉的右侧。和漫画设定有很大出入，为什么呢？3D复原图（不知作者是谁）转过一个方向，看到哆啦A梦睡觉的壁橱在时光机入口的对面了。
为什么老版动画的房间设计和漫画相差那么多呢？个人猜测，应该是基于动画制作的成本考虑。
老版动画出现在大雄房间的戏份，背景基本都是一致的。人物大多是从右侧拉门进入，直接到左面参与情节发展。几个关键道具：门，写字台（时光机入口），窗户，书架，一个镜头就可以收进来。镜头除了平移，不需要旋转，对于早期的动画，是个省成本的好方法。如下图（[1986]大雄与铁人兵团截图）在新版动画中，大雄的房间设计基本恢复了漫画的模样，时光机入口，哆啦A梦睡觉的壁橱，放漫画的书架，西式门都和原来的位置关系一致，房间左侧多了一扇窗户，还多了两个小柜子，房间面积也大了。如下图（[2007]大雄的新魔界大冒险截图）3D图（[2014]Stand By Me 哆啦A梦截图）
之所以恢复了漫画的设计，是因为现在制作动画大量使用计算机参与，镜头的应用更加自由，背景的选取可以灵活多样。
下面是大山版动画、漫画、水田版动画三者对大雄家二楼布局设定的对比图（大山版图片来自台湾网站，右边两个我是模仿绘制的）
《哆啦A梦》中关于房间还有很多疑问，比如
@孙雨橙
提到的
大雄的父母睡在那个房间？在大山版动画中，大雄的父母是有自己的卧室的。（图片来自台湾网站）1993《大雄与白金迷宫》，开头爸爸在起居室看电视看到睡着，穿着睡衣的妈妈是从卧室出来起夜的。
但是漫画和水田版动画中，大雄父母都是睡在起居室的。起居室就是那个有方桌和电视的房间。起居室在漫画和水田版动画中，兼顾了父母卧室、客厅的功能。导致会客厅也是毫无存在感。
下图2008《大雄的新魔界冒险》，父母被惊醒，从起居室跑出。对比上下两图，两种设计中楼梯方向都不同。下图2014《新·大雄的大魔境》，可以看见，起居室内还有一个拉门，不知道是不是原来的卧室。对了，说到奶奶的房间，大山版和水田版都有特别篇《奶奶的回忆》，其中奶奶的房间都在一楼。
大山版设置的应该是一楼的卧室，水田版则是起居室。那二楼的房间到底是谁的呢？
其实很多作品都有某个很有用的角色/道具却只是偶尔出现的设定。
比如《西游记》里面的唐僧的坐骑白龙马，也是个能和孙悟空过上几招的狠角色，为什么他几乎从来不参与师徒的对话，或者去打妖怪救师父呢？