Como tarefa de verão, o Nobita tem que dar uma fuçada na história da sua cidade. Junto com o Doraemon, eles metem as caras num treco chamado câmera do tempo pra tirar umas fotos dos pontos turísticos da cidade em várias épocas diferentes. Pra surpresa geral da nação, a última foto que eles batem mostra o herói folclórico japonês, Momotaro, arrastando um carrinho cheio de tesouros.

Depois, a mãe do Nobita tromba com um gringo que mostra pra molecada uma fotinha de um sujeito vestido de samurai. A foto é quase igual a uma de verdade, e o cara na foto é a cara do Momotaro. O estrangeiro herdou essa foto dos antepassados dele e veio pro Japão pra desvendar o mistério por trás dela.

Aí o Nobita começa a achar que o Momotaro pode ter sido um cara de carne e osso mesmo. Pra botar um ponto final nessa história, ele e o Doraemon, junto com a Shizuka, o Takeshi e o Suneo, partem pra uma viagem no tempo rumo ao passado do Japão.