Tớ tin chắc rằng có người sống trên mặt trăng. Tớ sẽ chứng minh điều đó!" Quyết tâm thực hiện bằng được kế hoạch sau khi hùng hồn tuyên bố với cả lớp, Nobita cầu cứu đến sự trợ giúp của Doraemon. Nhờ bảo bối "Huy hiệu câu lạc bộ Dị Thuyết", cả nhóm, có thêm sự có mặt của một cậu bạn mới chuyển trường, đã đặt chân đến một hành tinh hoàn toàn mới lạ và kì bí tại Mặt trăng
Nobita vô tình tìm được một quả trứng khủng long hóa thạch xen lẫn đất đá trong khuôn viên triển lãm hóa thạch khủng long mà cậu đã đến tham quan trước đó. Cậu đưa nó trở về trạng thái nguyên thủy bằng “Khăn trùm thời gian”.
Tình cờ tìm thấy trứng khủng long khi tham gia hoạt động khảo cổ, Nobita dùng bảo bối thần kỳ “khăn trùm thời gian” của Doraemon khiến chúng nở ra một cặp khủng long song sinh và đặt tên là Kyu và Myu. Và rồi cùng với Doraemon và nhóm bạn thân, Nobita đưa Kyu và Myu trở về 66 triệu năm trước.
Nobita tình cờ gặp được người ngoài hành tinh tí hon Papi, vốn là Tổng thống của hành tinh Pirika, chạy trốn tới Trái Đất để thoát khỏi những kẻ nổi loạn nơi quê nhà. Doraemon, Nobita và hội bạn thân dùng bảo bối đèn pin thu nhỏ biến đổi theo kích cỡ giống Papi để chơi cùng cậu bé.
Một ngày trong kỳ nghỉ hè, một người ngoài hành tinh có kích thước bằng lòng bàn tay tên là Papi xuất hiện từ một tên lửa nhỏ mà Nobita nhặt được. Anh ta là Tổng Thống của Pirika, một hành tinh nhỏ ngoài không gian, và đã đến Trái đất để thoát khỏi những kẻ nổi loạn
Đây là phần thứ 42 của bộ phim dài "Doraemon", một bộ anime nổi tiếng trong cả nước. Katsura Yoshita, một nhà biên kịch nổi tiếng với nhiều tác phẩm thành công như "Legal High", loạt phim "Confidence Man JP" và dự án truyền hình lịch sử năm 2023 "What Will Ieyasu Do?"