Nobita trova un uovo di dinosauro fossilizzato, ma riesce a portarlo alla sua forma originale grazie ad uno dei gadget tecnologici di Doraemon. Dall'uovo nasce un cucciolo di futabasauro di cui Nobita, Doraemon e gli altri decidono di prendersi cura. Tuttavia ben presto il piccolo dinosauro, battezzato Pisuke, diverrà troppo grande per essere tenuto nascosto. Per tale ragione Doraemon e gli altri decidono di viaggiare indietro nel tempo per riportare Pisuke alla sua epoca per permettergli di trascorrere un'esistenza normale.

Nobita chiede a Doraemon di portarlo in un posto in cui possa nuotare. Come risultato di questa richiesta Doraemon si vede costretto ad utilizzare numerosi gadget per rendere possibile per entrambi di nuotare in un oceano immaginario al di sopra del livello del mare. Inavvertitamente una sirena finisce nel giardino di Nobita, quando l'illusione dell'oceano viene spenta. Il nome della sirena è Sophia, ed è la principessa di un'antica civiltà subacquea. Doraemon, Nobita, Shizuka, Gian e Suneo rapidamente diventano suoi amici e Sophia li invita a visitare il suo regno. Tuttavia mentre si trovano li, il gruppetto si trova coinvolto in un conflitto fra le sirene ed una tribù rivale, che li ha allontanati dal loro pianeta natale migliaia di anni fa. Doraemon, Nobita e gli altri decidono di aiutare Sophia a trovare la leggendaria spada che può riportare la pace nei regni marini.

Nobita e Doraemon grazie al magico "albero del tempo" catturano un gigantesco uccello chiamato Moa, estinto da oltre cinquecento anni. Per prevenire l'estinzione del gigantesco animale, Nobita e Doraemon, insieme agli amici Shizuka, Gian e Suneo, portano l'uccello sull'isola Beremon, in cui continuano ad esistere varie creature, estinte altrove, protette da un insetto dorato chiamato Herakles.

Nobita riceve la visita del suo pronipote che gli affiderà il gatto Doraemon per evitare il suo futuro di investire i suoi soldi in una compagnia destinata a fallire e di sposarsi con Jaiko la sorella di Gian ed è proprio grazie al gatto Doraemon che Nobita riceve i cosiddetti "ciusky" per superare ogni difficoltà e attuare vendette contro i prepotenti Gian e Suneo.

Nobita e i suoi amici sono annoiati e desiderosi di intraprendere un'avventura che renda indimenticabili le loro vacanze estive. Nobita casualmente si imbatte in un cagnolino abbandonato, Peko, così adorabile da convincere la madre di Nobita a tenerlo in casa. Il gruppo infine decide la destinazione della propria avventura, una giungla inesplorata nel profondo dell'Africa. Per Peko però non si tratta di un luogo sconosciuto...

Non sopportando più il caldo dell'estate, Doraemon trasporta Nobita e i suoi amici in un enorme iceberg galleggiante nel Pacifico meridionale. Durante la creazione di un parco divertimento, trovano nel ghiaccio un misterioso anello d'oro che scoprono essere stato sepolto in Antartide cento mila anni prima. Doraemon e il resto del gruppo si dirigono allora al Polo Sud alla ricerca del proprietario dell'anello e si imbattono nelle rovine di un'enorme città sepolta dal ghiaccio. Grazie ai poteri di Doraemon, il gruppo viaggia nel tempo e giunge a dieci mila anni prima e fa la conoscenza della giovane Kara, collegata al misterioso anello.

Ancora una volta Doraemon, Nobita e compagnia saranno coinvolti in un avventura in un mondo fantastico. Dovranno infatti recuperare la campanella di Doraemon, rubata da un misterioso robot chiamato DX. Il gruppo di amici si reca nel futuro al Museo segreto dei Gadget dove anche altri marchingegni sono stati rubati.

In un tempo passato, un ragazzo caccia un pesce in un torrente. Quando però torna nel suo villaggio, scopre che è stato distrutto e grida dalla disperazione; subito dopo, viene risucchiato in un vortice spazio-temporale. La scena si sposta ai giorni nostri, dove Nobita, dopo essere stato sgridato bruscamente per l'ennesima volta dalla madre a causa del suo pessimo rendimento scolastico, decide di scappare di casa.

Sette anni prima dell'inizio della storia, Lopplc e Morina stavano giocando in un parco. Improvvisamente il pianeta Koya Koya fu investito da un tremendo pianeta che distrusse tutto. Gli abitanti del pianeta furono costretti ad abbandonare il pianeta utilizzando una gigantesca astronave. Tuttavia un improvviso fascio di luce colpisce l'astronave mandandola in avaria. Un secondo fascio di luce colpisce ed uccide lo scienziato (il padre di Morina), che stava tentando di riparare il guasto. Creando un varco dimensionale, una creatura simile ad un coniglio, chiamata Chammy, fugge dall'astronave in cerca di aiuto. Chammy si ritrova a casa di Nobita e chiede quindi aiuto al ragazzo ed a Doraemon, che insieme ai loro amici si recano su Koya Koya per tentare di aiutare Lopplc, Morina e tutti gli altri.

Nobita e gli amici di sempre vogliono giocare a fare i super eroi dello spazio e Doraemon per accontentarli, con l'aiuto del direttore Burger, creerà un mondo che da salvare. Solo che la situazione sfuggirà di mano a Doraemon e la realtà da lui creata prenderà vita: il finto pianeta e i suoi abitanti saranno davvero in pericolo!

Nobita è il capitano di una nave e combatte contro i suoi nemici a bordo. Shizuka viene rapita e una tempesta impedisce di proseguire il viaggio. Quando gli avventurosi protagonisti trovano finalmente la misteriosa isola del tesoro, scoprono che in quel luogo si celano molti segreti.

Durante una lezione, Nobita afferma di credere alla tradizionale leggenda giapponese secondo cui sulla Luna esistono veramente dei conigli, ma viene da tutti deriso; Doraemon decide allora di usare delle speciali spille per creare realmente un regno di conigli sul pianeta. Nel frattempo, nella classe di Nobita giunge un nuovo ragazzo, che sembra avere dei collegamenti con la Luna e con una giovane che vive su questo pianeta…

Stressato dalla moltitudine di problemi che deve affrontare ogni giorno a scuola ed a casa, Nobita immagina come migliorerebbe la propria vita se fosse in grado di utilizzare la magia. Conseguentemente il ragazzino chiede a Doraemon di utilizzare il suo gadget per le realtà alternative di mostrargli come sarebbe il mondo, se la magia esistesse davvero. In questa affascinante realtà alternativa, Nobita ed i suoi amici scoprono che un pianeta demoniaco si sta avvicinando alla Terra e minaccia le vite degli esseri umani. Doraemon, Nobita ed i loro amici devono ritrovare un magico libro su cui è contenuta la formula magica che può salvare la Terra dalla collisione.

Un giorno Nobita trova un vecchio peluche, che gli fa tornare alla mente la sua amata e gentile nonna. Esprimendo il desiderio di rivederla, vivrà con l'inseparabile Doraemon una delle sue folli avventure legata al giorno delle nozze con Shizuka.

In una galassia lontana, una società robot progetta di invadere la Terra e rendere gli esseri umani loro schiavi. Una robot di nome Riruru viene mandata in missione come esploratrice per poter poi agire. Fortunatamente per il genere umano, Nobita, accidentalmente, interrompe questa missione di ricognizione. Nobita e i suoi amici dovranno quindi affrontare in qualche modo un intero esercito di soldati d'acciaio e fermare l'offensiva meccanizzata.

Nobita ritrova per caso un uovo di dinosauro fossile. Ripulendolo, lo riporta al suo stato iniziale. Non passa molto tempo prima che l'uovo si schiuda e venga alla luce un piccolo dinosauro non appartenente a nessuna delle specie conosciute. Sarà l'inizio di un avventura che porterà Nobita, il gatto spaziale Doraemon e i loro amici nel Cretaceo, circa 66 milioni di anni prima.

Nobita trova una piccola piantina abbandonata in un'area abbandonata, e decide di portarla a casa. Tuttavia sua madre chiede a Nobita di non piantarla nel giardino di casa, perché non avrebbe lo spazio necessario per crescere. A questo punto, il ragazzo chiede aiuto a Doraemon che utilizza uno speciale gadget tecnologico che permette alle piante di potersi muovere liberamente senza dover piantare le proprie radici nel terreno. Battezzata "Ki-bo", la piccola creatura verde trascorre tranquillamente i propri giorni giocando con Nobita ed i suoi amici, fino al giorno in cui l'intero gruppo non viene improvvisamente trasportato su un altro pianeta governato da una società di esseri vegetali. Doraemon e gli altri, qui scopriranno che gli essere vegetali vogliono portare via dalla Terra tutte le piante, perché trattate troppo male dall'umanità. Doraemon e Nobita dovranno fare di tutto per salvare la Terra.

Un giorno Nobita sceglie un piccolo razzo da cui esce Papi, un alieno umanoide di piccole dimensioni. È venuto dal pianeta chiamato "Pirika" sulla Terra per fuggire dall'esercito PCIA del suo pianeta. All'inizio Doraemon ei suoi amici erano confusi dalle piccole dimensioni di Papi, ma con il gadget "Small Light", sono diventati piccoli e giocano insieme. Tuttavia, la corazzata a forma di balena, che ha inseguito Papi ed è venuta sulla Terra, attacca Doraemon e Nobita per catturare Papi. Papi si autoaccusa di aver coinvolto tutti, ma cerca di combattere contro l'esercito della PCIA. Per proteggere Papi e il suo pianeta Pirika, Doraemon ei suoi amici vanno su Pirika.