Nobita Nobi adalah seorang siswa sekolah dasar yang benci belajar, tidak pandai berolahraga, dan melakukan segala sesuatu dengan setengah hati. Dia adalah seorang yang pemurung, tidak beruntung, dan takut akan banyak hal. Kepribadiannya membuatnya gagal dalam hidup, bahkan mempengaruhi keturunannya. Hal ini menyebabkan cicitnya, Sewashi, mengambil alih kendali atas situasi tersebut.

Sewashi melakukan perjalanan waktu dari abad ke-22 ke abad ke-20 untuk bertemu dengan Nobita, yang terkejut melihatnya muncul dari laci bersama seekor kucing robot berwarna biru. Kucing robot ini menyebut dirinya Doraemon, yang mengaku telah ditekan oleh Sewashi untuk membantu Nobita, dengan tujuan utama mereka adalah untuk memberikan kebahagiaan bagi Nobita. Merasa frustasi setelah melihat kondisi Nobita yang tidak memiliki harapan, Doraemon memutuskan untuk kembali ke masa depan. Namun, Sewashi mengaktifkan sebuah program dalam diri Doraemon yang mencegahnya melakukan hal tersebut.

Terpaksa tinggal, Doraemon membantu Nobita dengan menggunakan gadget futuristik melalui kantung empat dimensinya-sebuah tas yang bisa berisi apa saja di dalamnya. Dapatkah Doraemon membawa Nobita bahagia dan kembali ke masa depan?