故事以大雄与小夫以「恐龙是否完全绝种」进行辩论展开序幕，由于认为恐龙仍然存在的主张遭到小夫以科学而合理的方式完全否定，大雄向哆啦A梦寻求帮助，然而当大雄向哆啦A梦所拿出的道具「OX占卜」询问「"地球上"是否还有恐龙活着」时，却得到了否定的答复。之后，为了藏匿大雄零分的考卷，大雄与哆啦A梦使用寻找地底空洞的道具意外发现了宽敞的地下空间，并将之建造成众人的游乐场；但在同时，小夫却因接连在河川、自家后院与地下空间接连目击到恐龙而心烦意乱，烦闷的小夫为了了解真相带着摄影机再度进

有一天，大雄和哆啦A梦利用“如果电话亭”，将现实变成了魔法世界，静香，小夫和胖虎等人都会使用魔法。在这个世界内不会使用魔法的只有大雄一个人，而魔法是人类生存和发展的主要原动力。在那之后不久，哆啦A梦和大雄遇见了研究魔法的满月牧师和他的女儿满月美夜子。却被告知了一个可怕的消息－被恶魔所支配的魔界正不断地向地球旷张，这样下去地球将会面临毁灭。向往和平世界的他们想要返回原来的世界。随着魔界星的接近，地震等异常现象开始不断发生。

大雄捡回了一棵小树苗，为了能养在家中，大雄用哆啦A梦的植物自动化液令树苗获得了运动和思考能力，称其为树小子。某天，大雄和他的朋友们与树小子在后山正玩得开心，突然被一个神秘的UFO带走，来到了宇宙的植物圣地植物星……

大雄在北极捡到了一只巨型机器人，而后从机器人的头领噼啵得到信息：铁人兵团会赶到太阳系消灭人类。于是，大雄等人为了保护地球，在镜中世界与铁人兵团展开了战斗。在一切结束，大雄回到地球后，突然看见了莉露露，她重生变成了天使。

炎炎夏日，为了找到所向披靡的独角仙，大雄痛哭流涕，对哆啦A梦软磨硬泡。无奈之下，哆啦A梦和哆啦美拿出时光圈，帮大雄在500年前的新西兰寻找独角仙，谁知却意外抓到了早已灭绝的恐鸟。为了不至于让恐鸟走向灭亡，他们决定将其送往奇迹之岛。奇迹之岛是由未来的科学家开发的专门用来收留、保护、研究灭绝动物的小岛，传说岛上有一只黄金独角仙，它可为当地的生物注入生命的力量。一波三折，大雄和小伙伴们来到了这里，并且结识了和大雄极其相像的神秘少年史莫以及善良的洛可洛族。与此同时，一个黑心商人图谋抓住黄金独角仙……

因为时空的异变，旷野星星球人拉普的太空船货仓竟可连接到大雄的房间地板。于是大伙儿都来到这个地大物博的矿石开采星球游玩。由于这星球的重力比地球小，所以大雄等人在这儿也会变得超人一样力大无穷。另一方面，附近的多多星中，有一间大企业却企图占据旷野星，以夺取丰富的浮力石矿藏，并且使用了核破坏装置。为了阻止他们的野心，大雄等人决定作战到底。在装置爆炸前一刻，哆啦A梦的时光包巾飘到装置上，才终于拯救了旷野星，而坏人亦被大雄打倒。与此同时时空异变消失，大雄等人也离开了旷野星……

在一个宁静的日子里，大雄突然在房间里发现了一封奇怪的偷盗预告信，以为没什么大不了的，便没有在意。谁知，他刚离开一会，正在壁橱里睡午觉的哆啦A梦便被绰号为DX的神秘怪盗偷走了他最喜欢的铃铛。为了找回铃铛，哆啦A梦拿出了侦探道具——夏洛克·福尔摩斯套装和联想式推理放大镜来查找犯人。经过查找将目标锁定在未来世界的“秘密道具博物馆”。为了取回铃铛，大雄、哆啦A梦、静香、胖虎、小夫等好友在哆啦美的帮助下，结伴前往未来世界，来到了秘密道具博物馆……

哆啦A梦与大雄驾驶具有时光跳跃机能的“时光齐柏林飞船”，为了寻找自古以来许多冒险家梦寐以求的亚特兰提斯和龙宫城等每个人都曾想像过的梦幻乌托邦，在空中展开了一场大冒险。

大雄把恐龙展发现的化石带回家，借助哆啦A梦的时光包袱竟然成功孵化出两只从未被发现过的长着翅膀的新恐龙。大雄和小伙伴们决定将小恐龙们带回到属于它们的时代，一场惊心动魄的白垩纪大冒险即将上演。本片是《哆啦A梦》漫画连载50周年纪念作品，同时也是《哆啦A梦》系列电影的第40部作品。全新的故事，全新的大雄，全新的冒险，全新出发！

因为偶然的机缘，懵懵懂懂的富家子弟车大雄解救了被封印在三神庙一幅画中超过五百年的九尾狐。这一人一妖的命运从此联系在一起。九尾狐随车大雄来到首尔，现代文明让这个神话中的妖怪闹出不少笑话，她聪明非常，极端爱吃肉，为散漫鬼马的车大雄生活中增添许多乐趣。随着时光的流逝，他们打打闹闹，竟渐渐也萌生了感情。车大雄拥有九尾狐的狐狸珠，这颗珠子吸收100天人气后，会使九尾狐变成人类，然而这却会牺牲车大雄的性命。在这个物欲横流、冷酷冰冷的现代社会中，他们神话般的缘分最终将会如何？