เล่าเรื่องราวของโนบิตะกับไดโนเสาร์ตัวใหม่คู่แฝดสีเขียวและสีชมพู ที่เขาได้ตั้งชื่อว่า คิว กับ มิว โดยทั้งสองตัวมีปีกบินได้ด้วย โนบิตะ และ โดราเอม่อน รวมทั้งผองเพื่อน พากันกลับไปยังยุคไดโนเสาร์ เพื่อผจญภัยและช่วยเหลือไดโนเสาร์ให้รอดพ้นจากยุคแห่งการทำลายล้างโลกและภัยอุกกาบาต ที่อาจจะเป็นการขีดอนาคตให้กับชะตากรรมของโลกในปัจจุบัน
