总有一天不论如何都要一起制作动画——上山高中动画同好会的5人向葫芦屋的甜甜圈如此起誓。她们毕业以后，分别在各自的岗位从事动画制作，并通过《第三飞行少女队》而接近了自己的梦想。4年后——。在动画的世界找到了自己的容身之所、逐渐成长起来的5人，开始面对新的苦恼和试炼。

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……

月球探测器在月亮上捕捉到了白影，大雄认为这道白影是月亮上的兔子，惹来了大家的耻笑，于是哆啦A梦为了帮助大雄，利用道具“异说俱乐部徽章”，在月球背面制造了一个兔子王国。一天，神秘少年露卡转学而来，与大雄和伙伴们一同前往月亮上的月兔王国展开了一场别开生面的浪漫想象力之旅。

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！