Cuando un ladrón del siglo XXII llamado Kaito Deluxe roba el cascabel de Doraemon, Nobita Nobi ve cómo su gato robótico empieza a comportarse como una mascota común sin él. Nobita, Shizuka Minamoto, Suneo Honekawa y Takeshi Gouda persiguen al ladrón hasta el Museo de los Artefactos Secretos del futuro, donde un joven guía llamado Kurt les muestra inventos como la primerísima Puerta a Cualquier Lugar jamás construida. Con un invento de Sherlock Holmes en la mano, el grupo rastrea al culpable entre las vitrinas del museo, sin saber que el cascabel fue robado por una pieza escondida en su interior y no por el cascabel en sí.