Nobita encontra um filhote de cachorro e um gatinho abandonados e decide levá los ao futuro para que tenham um lar seguro. Porém algo dá errado na viagem no tempo e eles acabam em uma era distante habitada por cães e gatos evoluídos. Separado de Doraemon Nobita precisa reencontrar seus amigos e corrigir a linha do tempo enquanto enfrenta conflitos entre as espécies e descobre o valor da amizade e da responsabilidade pelos animais.