ในวันหนึ่ง โนบิตะได้ค้นพบไข่ไดโนเสาร์ประหลาดระหว่างการขุดดิน และเมื่อฟักออกมา กลับกลายเป็นไดโนเสาร์สองสายพันธุ์ใหม่ที่ไม่เคยมีใครรู้จัก โนบิตะและโดราเอมอนตัดสินใจพาพวกมันกลับไปยังยุคครีเทเชียสเพื่อให้อยู่ร่วมกับพวกเดียวกัน แต่การเดินทางครั้งนี้กลับนำพวกเขาไปพบกับปริศนาที่ซ่อนอยู่เกี่ยวกับวิวัฒนาการของไดโนเสาร์และการเปลี่ยนแปลงของโลกที่กำลังจะเกิดขึ้น การผจญภัยครั้งนี้จะทดสอบมิตรภาพและความกล้าหาญของทุกคน
