Nobita encontra dois misteriosos ovos de dinossauro e decide criá los em segredo com a ajuda de Doraemon. Quando os filhotes nascem, ele cria um forte laço com eles e promete protegê los. Porém cientistas e caçadores de fósseis descobrem sua existência e passam a persegui los. Usando a máquina do tempo, o grupo viaja ao passado para levar os dinossauros de volta à sua era. Lá enfrentam perigos naturais e inimigos determinados, enquanto aprendem sobre amizade, coragem e responsabilidade ao tentar garantir um futuro seguro para as novas criaturas.