Nobita acude a un museo con el colegio y localiza una piedra que parece ser un fósil de un huevo de dinosaurio. Con el pañuelo del tiempo de Doraemon, devuelve el fósil a su estado original y del mismo nacen dos dinosaurios gemelos a los que llama Kyu y Myu. Nobita los cría sin contárselo a nadie, pero cuando crecen y ya no puede tenerlos en su habitación, Doraemon sugiere que los lleven a su tiempo. Junto con sus amigos, Doraemon y Nobita se embarcan en un viaje al Cretácico donde vivirán una gran aventura en una misteriosa isla.