Nobita Nobi, um estudante que fracassa em tudo, ganha contra a vontade um companheiro quando seu descendente do futuro, Sewashi, chega do século 22 com um gato robô chamado Doraemon, cujos gadgets deveriam consertar a bagunça em que sua vida adulta se transforma. Doraemon usa ferramentas de seu bolso quadridimensional para ajudar Nobita a enfrentar o valentão Gian, o rival Suneo e sua própria paixão pela colega Shizuka Minamoto. O filme costura histórias clássicas do mangá em uma narrativa contínua, animada em CG 3D.