Nobita visita una exposició de dinosaures amb el col·legi i troba una pedra que sembla ser un fòssil d’un ou de dinosaure. Amb el mocador del temps de Doraemon, retorna el fòssil al seu estat original i de l’ou surten dos dinosaures melliços als quals anomena Kyu i Myu. Nobita els cria en secret, però quan es fan més grans i ja no pot tenir-los a la seva habitació, Doraemon suggereix que els portin al seu temps. Juntament amb els seus amics, Doraemon i Nobita s’embarquen en un viatge al Cretaci on viuran una gran aventura en una misteriosa illa de dinosaures.