Нобита Ноби находит окаменевшее яйцо динозавра. С помощью секретных гаджетов Дораэмона из кармана на животе из него удаётся вылупить живого детёныша. Друзья называют его Писукэ и какое-то время прячут у себя, но вскоре понимают, что вырастить древнего ящера в современном Токио не получится.

Нобита решает вернуть Писукэ в его родную эпоху. Во время перемещения выясняется, что в меловом периоде орудует группа браконьеров из будущего, которые охотятся на динозавров ради наживы. Компания — сам Нобита, Дораэмон, а также Сизука, Гиан и Сунэо — отправляется в прошлое, чтобы защитить Писукэ и его сородичей от охотников.

Оставшись без привычных гаджетов и поддержки из будущего, герои вынуждены полагаться на смекалку и помощь местных жителей. В ходе путешествия им предстоит пережить несколько опасных встреч с хищниками и самими браконьерами, попутно открывая для себя, насколько суровым был мир древних рептилий.