大雄把恐龙展发现的化石带回家，借助哆啦A梦的时光包袱竟然成功孵化出两只从未被发现过的长着翅膀的新恐龙。大雄和小伙伴们决定将小恐龙们带回到属于它们的时代，一场惊心动魄的白垩纪大冒险即将上演。本片是《哆啦A梦》漫画连载50周年纪念作品，同时也是《哆啦A梦》系列电影的第40部作品。全新的故事，全新的大雄，全新的冒险，全新出发！

大雄到恐龙博物馆体验挖掘化石，偶然发现了一个化石，他相信这绝对是恐龙的化石，于是使用哆啦A梦的道具”时间包巾“让化石回归原本的状态……结果诞生了双生的恐龙小咻与小咪！不过，这两只恐龙似乎是之前没被发现过的新种类。跟大雄一样有点靠不住的小咻、还有很活泼的小咪，虽然两只恐龙个性完全不同，但大雄就像父母一样用爱呵护着它们长大…

在这个人类文明已经变的荒废的星球中，巨大的都市废墟中残存的人们依附于垄断了高科技的贵族生活着。在这已经麻木的人世间，传说中已经绝迹的狼迷惑了人们的眼睛，以人类的姿态出现。它们在寻找着失落的"乐园"，那是一个由狼所创造的世界，传说中满月之夜，"月之花"的少女会打开通往"乐园"的大门，指引狼前…

故事的主人公兰，是拥有超能力的开朗健康的少女。与同样拥有超能力的同级生翠，男友留衣一起被卷入不可思议的事件中。兰渐渐陷入到事件中...

在家长重重压力下想要离家出走的大雄（大原惠美 配音）、胖虎（木村昴 配音）、小夫（关智一 配音）和静香（嘉数由美 配音），在哆啦A梦（水田山葵 配音）的协助下来到了七万年前的地球。在创造属于自己的世外桃源时，他们偶遇神秘少年古古儿，继而被卷入了光明族和黑暗族的部落争斗之中。大家齐心协力智斗巨尊比，不想却发现了一个惊天秘密……