到北极游玩的大雄，发现了一颗球，当大雄拿起那颗球，天上竟然掉下了机器人的零件，于是大雄把它带回去。完成后，却有一个名叫莉露露的女孩要要回去，但大雄等人却完全没有想到，拥有毁灭性武器的机器人、与其主人莉露露的目的居然是要毁灭地球…… 因此,本次的冒险开始了！ 本片根据藤子·F·不二雄的同名漫画长篇改编，1986年曾被拍摄为电影版，此次为2011年的新拍版。

因为玩具机器人，大雄（小原乃梨子 配音）受到小夫（肝付兼太 配音）和胖虎（立壁和也 配音）的奚落，连哆啦A梦（大山のぶ代 配音）不愿帮他。为了寻找生气走掉的哆啦A梦，大雄通过任意门来到寒冷的北极，却在这里发现奇怪的机器人零件。在此之后，各式的零件源源不断从空中掉落至大雄的家中。由于零件过于巨大，为了不引起骚动，两个好友将机器运到镜面世界，并组装成巨大的机器人。他们兴奋地邀请静香（野村道子 配音）来镜面世界玩耍，偶然间发现机器人竟然装备有威力强大的武器。不久，一个名为莉露露（山本百合子 配音）的女孩出现在小镇上，她自称是机器人的主人。大雄他们热心地将镜面世界工具借给莉露露，却发现她在那里建立了毁灭地球的基地……

在北极，大雄拾获巨大机械人之脚与神秘的蓝色球体。受到这蓝色球体的引导，一件一件的机械人零件降落在大雄家的后园。多啦A梦与大雄在镜面世界里把机械人零件组合，结果完成了巨大机械人--圣诞武士。后来那蓝色球体成为圣诞武士的脑袋，并发放出信息。多啦A梦用对话盒把它变成雏鸟的型态，令它变成可以与人对话名为皮波的东西。一天，一位声称是机械人的主人，名叫莉露露的不可思议女子出现。为了侵略地球，机械人星球美卡托比亚送出圣诞武士及莉露露，目的是要在地球建立基地……

大雄在北极捡到了一只巨型机器人，而后从机器人的头领噼啵得到信息：铁人兵团会赶到太阳系消灭人类。于是，大雄等人为了保护地球，在镜中世界与铁人兵团展开了战斗。在一切结束，大雄回到地球后，突然看见了莉露露，她重生变成了天使。

大雄到恐龙博物馆体验挖掘化石，偶然发现了一个化石，他相信这绝对是恐龙的化石，于是使用哆啦A梦的道具”时间包巾“让化石回归原本的状态……结果诞生了双生的恐龙小啾与小咪！不过，这两只恐龙似乎是之前没被发现过的新种类。跟大雄一样有点靠不住的小啾、还有很活泼的小咪，虽然两只恐龙个性完全不同，但大雄就像父母一样用爱呵护着它们长大，但是这两只恐龙始终没办法一直在现代生存。于是，大雄下定决心将小啾与小咪带回到它们原本的时代，与哆啦A梦跟伙伴们一起往6600万年前的白垩纪末期出发。一场小咻与小咪的同伴寻找之旅就这样开始了。借助哆啦A梦的秘密道具与恐龙们的力量，大雄一行人循着恐龙的足迹来到了一个神秘的岛屿。然而，在白垩纪迎接着他们的，竟是恐龙即将灭绝的命运。小啾与小咪，以及大雄他们的命运将会如何——出品：《哆啦A梦 大雄的新恐龙》制作委员会（ 藤子·F·不二雄制作公司、 小学馆、 朝日电视台、 旭通广告公司、ShoPro、 SHIN-EI动画）这次电影的导演与编剧同样分别也是在前作《 哆啦A梦：大雄的金银岛》（2018年）中担任导演的今井一晓与编剧的川村元气，这是他们第二次参与制作《哆啦A梦》电影。该作的故事不是以原作漫画篇章为原案，是完全原创的作品。电影的主题是“恐龙”，尽管与电影第1作《 哆啦A梦：大雄的恐龙》（1980年）及第26作《 哆啦A梦：大雄的恐龙2006》（2006年）有着相似的标题，但剧情完全不同。这次的电影算是《哆啦A梦》系列剧场版第四次使用恐龙作为题材，而前三次是《哆啦A梦：大雄的恐龙》、《 哆啦A梦：大雄与龙骑士》、《哆啦A梦：大雄的恐龙2006》。根据官方预告片，可以观察到恐龙身上有羽毛的细节。这是继前一作《 哆啦A梦：大雄的月球探险记》有关“月球背面之谜”后的一个时事话题，即近代的研究证明了恐龙可能会长有羽毛。自从《哆啦A梦：大雄的恐龙》上映后的40年来，考古学界对恐龙的研究已有许多突破。编剧的川村元气为撰写剧本造访了许多博物馆与实地采掘场来取材，甚至去访问了许多学者。

大雄把恐龙展发现的化石带回家，借助哆啦A梦的时光包袱竟然成功孵化出两只从未被发现过的长着翅膀的新恐龙。大雄和小伙伴们决定将小恐龙们带回到属于它们的时代，一场惊心动魄的白垩纪大冒险即将上演。

炎炎夏日，为了找到所向披靡的独角仙，大雄（大原めぐみ 配音）痛哭流涕，对哆拉A梦（水田わさび 配音）软磨硬泡。无奈之下，哆拉A梦和哆拉美（千秋 配音…

风子在偶然的机会下认识了大雄，并被大雄收留成为好朋友。 大雄和多啦A梦带？风子无意间闯进了风之村，这里的人都是利用风从事所有的事情。此时，被封印已久善于利用风做坏事的邪恶岚族的族长乌岚达被唤醒过来，竟然想利用怪物玛风雅征服世界，可爱的风子竟然是怪物玛风雅的一部份，为了拯救世界及风子，大雄及多啦A梦将要一起经历一个不可思议的旅程。

小風在偶然的机会下认识了大雄，并被大雄收留成为好朋友。大雄、哆啦A梦和带小風无意间闯进了风之村，这里的人都是利用风从事所有的事情。此时，被封印已久善于利用风做坏事的岚族邪恶族长乌兰达被唤醒过来，竟然想重新利用怪物馬風卡征服世界，可爱的小風竟然是怪物馬風卡的一部分，为了拯救世界及小風，大雄及哆啦A梦将要一起经历一个不可思议的旅程。

大雄在睡梦中通过粉红色的雾走进一个动物王国，里面人人和平相处，科技发达，是真正的乌托邦！原来动物王国是在遥远的星球，而粉红色之雾是来自未来世界的随意气，是可以用来通往遥远的地方！哆啦A梦回到地球后，收到未来动物星球的求救消息，但随意气已经用完，他们该怎么办呢？ 　在这个绿色的动物星球上，都是些爱好和平的动物们。但和动物星的平行星中，却住着贪婪的人类。于是战争又开始了……