1980年に公開された『映画ドラえもん のび太の恐竜』のリメイク。ある日、恐竜の卵らしきものを発見したのび太。卵から生まれたのは、白亜紀の恐竜・フタバスズキリュウだった。のび太は恐竜をピー助と名づけ、ママに内緒で育てはじめることに。やがて、のび太は大きく成長したピー助を白亜紀へ戻す決心をするが……。
最近、のび太は何かとぼんやり空想に耽っている。それは魔法の世界に憧れていたからで、それを静香とドラえもんに打ち明ける。2人はまるで本気にしないが、のび太はその夢を諦めきれない。そんな彼はふと、ドラえもんのひみつ道具「もしもボックス」で、魔法の世界を実現させることにした。 しかし、そのもしもボックスで実現した「魔法の世界」は、のび太が期待していたような、魔法で何でも解決できる世界とは程遠く、魔法を学ぶために学校に通わねばならず、魔法の絨毯に乗るには難しい免許と高額の絨毯が必要となるような、いわば文明の礎が科学から魔法にそっくりそのまま摺り替わっただけの代物だった。結局、現実世界と変わらずこっちの世界でも落ちこぼれてしまったのび太は、すっかり落胆する。 だが、この世界でもジャイアンやスネ夫に馬鹿にされると、せめて簡単な魔法の1つでも覚えてから元の世界に戻そうと意気込む。ドラえもんもそんなのび太の心意気を買って必死に応援するが、その矢先に地震が2人、そしてちょうど彼らの元を訪ねていた静香を襲う。彼女によれば、頻発する地震は魔界接近説という、ある魔学博士の仮説と関係しているというのだ。 そんなある日、のび太は山で、満月博士という、まさに魔界接近説を提唱していた張本人と出会う。彼の研究によれば、現在、魔界の悪魔たちが地球の侵略を企てており、このままでは想像を絶する魔力をもつ悪魔たちに人類は滅ぼされてしまうと断言するのだ。そして、今世界に迫っている地震や巨大台風はその前兆だという。あまりに殺伐とした世界にドラえもんとのび太は元の世界に戻そうとしたが、もしもボックスはママによって捨てられてしまっており、回収を試みるも結局は手元に戻らず、2人は責任を押し付け合った末に仲違いをする。
ある日のび太は、裏山にあるゴミの不法投棄された場所で小さな苗木を見つけ、家に持ち帰る。しかしママには「庭に植えちゃいけない」と言われてしまう。困ったのび太がドラえもんに相談すると、ドラえもんはひみつ道具の植物自動化液を取り出す。これを植物にかけると、どんな植物も自由に動けるようになるという。さっそく液をかけた次の日の朝、自由に動けるようになった苗木にキー坊とのび太は名前をつけ、弟のように可愛がる。ママたちともうち解け合い、キー坊はやがて野比家の家族となっていく。 しかしふとしたことで植物型宇宙人たちが住む惑星・緑の星に迷い込んでしまったドラえもん達は、地球の植物を全て緑の星に移住させるために地球の人類を根絶やしにするという恐るべき計画を知る。さらにその計画で使われる緑の巨人を復活させる生贄として、キー坊が連れさらわれてしまう。長老ジィの助けで何とか地球に戻るものの、地上はすでに緑兵の攻撃で緑に覆われてしまっていた。 さらに緑の巨人に取り込まれたキー坊は暴走してしまい、地上は戦いで荒れていく。ドラえもんたちはキー坊を、地球を救うべく立ちあがるのだった。
のび太達が住む地球とは遠く離れている開拓星。今作ではコーヤコーヤ星の時間の流れでいう7年前にロップル達が移民し、星を開拓していった設定になっている。重力が地球よりも小さいため、地球人はスーパーマンのような力を発揮できる。豊かな自然に恵まれているが、星そのものが反重力エネルギーを発生させるガルタイトという鉱石でできているため、ガルタイト鉱業に狙われている。
パラオの海でスクーバダイビングを楽しんだというスネ夫の自慢話をうらやみ、自分もダイビングがしたいと言い出すのび太。見かねたドラえもんはあるひみつ道具を出す。それは架空水面シミュレーター・ポンプという道具で、陸上に架空の海を作りだすことができるのだという。 早速のび太たちは、タケコプターでいつもの空き地に向かい、トトスキーや架空海水まきぞえガスを使っていろいろな魚を集める。架空水体感メガネをかけて、架空水面シミュレーター・ポンプで作り出した架空の海で遊び始めるが、そこに人魚族の姫・ソフィアが迷い込んでしまった。 人魚族は元々「アクア星人」という異星人であり、約5千年前に怪魚族により汚染されたアクア星から移住し、地球の海底に町を造り暮らし始めたのだという。その人魚族が守る宝「人魚の剣」を怪魚族が狙っているらしい。もし「人魚の剣」を怪魚族が手に入れてしまったら、宇宙全体が彼らに支配されてしまう。事情を知ったドラえもんたちは人魚族と協力し、怪魚族から宝と宇宙を守るため戦うことを決意する。
北極で、巨大なロボットの足と謎の青い球体を拾ってきたのび太。その青い球体に導かれるように、なんと次々とロボットの部品が家の庭に降ってきた! ドラえもんとのび太は「鏡面世界」で部品を組み立て、巨大ロボット「ザンダクロス」を完成させる。ところが、のび太の街にロボットの持ち主だと名乗る「リルル」という不思議な女の子が現れる。 実は「ザンダクロス」と「リルル」はロボットの星「メカトピア」から地球人を奴隷にするために送り込まれたのだった…。果たして、ドラえもん、のび太たちは、地球を救えるのかー。
パパに買ってもらったカブトムシ(カブ太)が虫相撲に負けてしまった。そこでのび太はドラえもん・ドラミに頼み込み、300年前のニュージーランドからもっと大きなカブトムシを取ろうとするが誤ってジャイアントモアを捕まえてしまった。元の場所に戻したらきっと絶滅してしまうと思ったのび太はドラミに頼んで絶滅動物を保護する奇跡の島・ベレーガモンド島を見つけてもらう。しかしベレーガモンド島で絶滅動物の研究をしているケリー博士の助手ゴンスケは手違いで1980年の時代からのび太そっくりの少年を連れて行ってしまうのであった。 一方、のび太はカブ太に代わりベレーガモンド島から無断で持ち帰ったカブトムシを使って虫相撲に勝つ。それを追ってきたゴンスケに、しずか・ジャイアン・スネ夫と共にベレーガモンド島へ強制連行される。ここから、ドラえもんたちの冒険が繰り広げられる。
ある日、昼寝中のドラえもんの鈴が盗まれるという事件が発生する。犯人は怪盗DXという正体不明の男。そこでのび太はシャーロック・ホームズセットを使い、未来にある「ひみつ道具博物館(ミュージアム)」に事件の手がかりがあると突き止め、みんなで未来へと行くことにする。しかし、博物館でも怪盗DXによってさまざまなひみつ道具が盗まれてしまい……。
夏休み。前人未踏の秘境を探す大冒険に思いをはせるのび太たちは、探検できる場所を模索していた。そんなある日、空き地で一匹の子犬を見つけたのび太は、犬をペコと名付けて飼い始める。するとペコが大量の航空写真の中から、ジャングルの奥地に立つ謎の石像が写った写真を見つけ出す。巨神像の謎を解き明かすため、のび太たちはジャングルへ向かう。
ヒーロー番組『銀河防衛隊』に憧れたスネ夫とジャイアンがしずかを誘ってヒーローものの映画撮影を始めた。そこへドラえもんとのび太も加わり、監督ロボット・バーガー監督のもと、超能力が使えるスーツを着用しての本格映画を撮ることになった。しかし、ポックル星人アロンとの出会いにより、宇宙海賊団との本物の戦いに巻き込まれてしまう。 果たして、「銀河防衛隊」となったドラえもん達は宇宙海賊団の総攻撃からポックル星を守り抜くことはできるのか!?
いえでを決心けっしんしたのび太たたち5人にんは、タイムマシンで、誰だれもいない7万年前まんねんまえの日本にっぽんに行いくことに。原始時代げんしじたいの日本にっぽんで、自分じぶんたちだけのパラダイスを作つくり、たっぷり遊あそんだのび太たたちは、いったん家いえに帰かえることにしたが、なぜか現代げんだいで原始人げんしじんのククルと出会であう。どうやら時空乱流じくうらんりゅうに巻まき込こまれて現代げんだいに来きてしまったらしい。そして、ククルの家族かぞくがいるヒカリ族ぞくは、精霊王せいれいおうギガゾンビとクラヤミ族ぞくに襲おそわれたという。ククルとともに原始時代げんしじだいに戻もどった5人にんは、ヒカリ族ぞくを救すくうため立たち上あがる! 史上最大しじょうさいだいの家出いえでから、史上最大しじょうさいだいの冒険ぼうけんが始はじまる!!
真夏の暑さに耐えかねたのび太たちが向かったのは、巨大な氷山。ひみつ道具「氷細工ごて」で遊園地を作っていたのび太たちは、氷漬けになっている不思議な腕輪を見つける。 調べてみたところ、なんと腕輪が氷に埋まったのは、人が住んでいるはずもない10万年前の南極だった!腕輪の落とし主を探して南極へと向かうドラえもんたち。その前に、なんと氷の下に閉ざされた巨大な都市遺跡が姿を現す。「10万年前に行って、落とし物を届けよう!」 ひみつ道具「タイムベルト」で10万年前に向かうドラえもんたち。 そこで、凍りついてしまった自分たちの星を救うため、宇宙を旅し、腕輪の謎を追う少女カーラとヒャッコイ博士に出会う。そして、腕輪を巡り、ドラえもんたちは、地球が凍結する危機に直面する!
ドラえもんのひみつ道具「宝探し地図」を使って宝島を探していたのび太は、太平洋上に新しく出現した島を発見。ノビタオーラ号と名付けた船で島に向かうが、その途中で海賊に襲われ、しずかがさらわれてしまう。海賊に逃げられた後、宝島の秘密を知る少年フロックとオウム型ロボットのクイズと出会ったのび太たちは、しずかを助けるために宝島を目指すが……。
月面探査機によって捉えられた白い影のニュースを聞いたのび太は、それを“月のウサギ”だと訴え笑い者になってしまう。そこでドラえもんのひみつ道具“異説クラブメンバーズバッジ”の力を借りて、月の裏側にウサギ王国の建国を計画する。ある日転校してきた謎めいた少年ルカは、のび太たちと共にウサギ王国に行く。
恐竜博の化石発掘体験で化石を発見したのび太がドラえもんのひみつ道具「タイムふろしき」を使って化石を元の状態に戻すと、新種の双子の恐竜が生まれる。のび太はキューとミューと名付けて見守るが、やがて恐竜を育てていくのが困難になる。彼らを元の時代に返すことにしたのび太は、ドラえもんや友人たちと一緒に6,600万年前の白亜紀へ旅立つ。
夏休みのある日。のび太が拾った小さなロケットの中から、手のひらサイズの宇宙人・パピがあらわれる!彼は、宇宙のかなたにある小さな星・ピリカ星の大統領で、反乱軍から逃れるために地球にやってきたという。最初はパピのあまりの小ささに戸惑うドラえもんたちだったが、ひみつ道具“スモールライト”で自分たちも小さくなって一緒に遊ぶうち、次第に仲良なっていく。ところが、パピを追って地球にやってきたクジラ型の宇宙戦艦が、パピをとらえるためにドラえもんやのび太たちを攻撃。みんなを巻き込んでしまったことに責任を感じたパピは、ひとり反乱軍に立ち向かおうとするが・・・・・・。 大切な友だちと、その故郷を守るため、ドラえもんたちはピリカ星へと出発する!!
学校の音楽会に向けて、苦手なリコーダーの練習をしているのび太。その前にあらわれた不思議な少女・ミッカは、のび太の吹くのんびりのんきな「の」の音を気に入り、音楽がエネルギーになる惑星でつくられた“音楽【ファーレ】の殿堂”にドラえもんたちを招き入れる。ミッカはこの殿堂を救うため、一緒に演奏をする音楽の達人【ヴィルトゥオーゾ】を探していたのだった!ひみつ道具「音楽家ライセンス」を使って楽器を選び、ミッカと共に演奏することで、少しずつ殿堂を復活させていくドラえもんたち。しかし、世界から音楽を消してしまう不気味な生命体が迫ってきて、地球にも危機が…!!はたして、“音楽の未来”、そして地球を救うことができるのか!?