小夫炫耀自己家的暴龙趾骨化石。大雄眼红并信口开河表要找大整架恐龙化石，否则便用鼻子吃意大利粉。于是，他便前往图书馆借了些有关恐龙化石的书籍。后来他在附近的断层挖到一枚恐龙蛋的化石，并以时光布还原之后得到一只双叶颈龙，并以叫声将之命名为“皮助”。很快大雄和它成为好朋友，但因它越长越大且被人发现，故大雄决定将他送回白垩纪时代。可是，后来却发现将它错送到上古的北美洲。于是，大雄一行人乘时光机再次回到恐龙时代，但途中被欲抢皮助的神秘人追击，时光机因而故障，使大家必须靠自己沿着古陆块回到日本。 经过长时间的冒险，神秘人物再度出现希望获得皮助，原来是未来的违法恐龙猎人，要获得皮助卖钱，要大雄一行以交出皮助为条件，换取将他们用时光机送回家。大雄最后决定则想办法夺取时光机，但途中被发现而使静香、小夫、胖虎被抓，哆啦A梦和大雄赶往援救却进入陷阱，他们被放在基地中的恐龙竞技场中，恐龙猎人放出恐龙，在可能被吃的千钧一发下，原来该恐龙是吃过桃太郎饭团的恐龙，因此在恐龙的协助下反败为胜，又配合赶到的时光巡逻队打败了恐龙猎人。最后在时光巡逻队的帮助下，将皮助带回它的故乡，可皮助对大雄万分不舍，……

一天，大雄和静儿、技安被强夫邀到家中参观恐龙化石。当然，大雄免不了又被强夫取笑一番。为了要做强夫面前争一口气，大雄夸下海口，恐龙化石没什么了不起，他要让小伙伴们见识一下真正的恐龙！ 　　奇迹再次发生在大雄身上，他真的找到了一颗活的恐龙蛋！大雄和叮当在家将小恐龙孵化了出来并在公园里暗中饲养。小恐龙比助一天天长大，公园有怪兽的消息传遍了日本。为了小恐龙能健康成长，大家决定将小恐龙用时光机送回白垩纪。 　　没料到，一个神秘人暗中跟踪他们，也来到了白垩纪想要虏走比助。为了保护比助，叮当、大雄、强夫、技安和静儿再次来到了白垩纪……