Un jour, Nobita trouve un mystérieux œuf fossilisé et parvient à le faire éclore grâce aux multiples outils de Doraemon. S'occupant du bébé dinosaure, il comprend qu'il ne pourra pas le garder éternellement et décide de le renvoyer à son époque. C'est alors qu'un groupe de chasseurs venant du futur débarque et met en danger tous les dinosaures. Déterminés à sauver ces animaux, Doraemon et ses amis retournent dans le passé !