平凡的一天，出木杉君带来了《乌托邦》这本小说，为同学们讲述理想国的故事。那个没有考试和学校的国度，深深吸引着吊车尾的大雄（大原惠美 配音）。偶然机缘，大雄在后山看到了一个新月形状的悬浮物停在空中，随后很快消失。这个发现让他无比兴奋，于是认定这就是传说中的乌托邦。他拜托哆啦A梦（水田山葵 配音）寻找历史上的相关报道，随后又买来时空穿梭飞艇，和胖虎（木村昴 配音）、小夫（关智一 配音）、静香（嘉数由美 配音）前往新闻中各个时代的目击点寻找新月形悬浮物。但是大多数发现都是自然现象或者人工产物，似乎天空的乌托邦真的就只是一个传说。

哆啦A梦（Doraemon，日文名：ドラえもん），又称为机器猫，是日本著名漫画故事《哆啦A梦》中的主角。哆啦A梦是一只来自未来世界的猫型机器人，用自己神奇的百宝袋和各种奇妙的道具帮助大雄解决各种困难。哆啦A梦的故事将人们带进一个奇妙、充满想像力的世界。也正因此，它能作为一个常青的形象，伴随几代少年儿童的成长。哆啦A梦最初是由两位漫画家合作创作出版的。他们是藤本弘和安孙子素雄。他二人从1952年开始

为了在自夸为霸王龙的小夫面前争一口气，大雄喊出了有朝一日，我发掘一颗真正的恐龙化石给你看的宣言。回到家的大雄，却被哆啦A梦灰溜溜地骂了一顿：“你这轻浮的人，不是自讨苦吃吗？”于是大雄硬着头皮去兑现这个不可能完成的任务，开始了漫长而艰苦的寻找。一天，大雄真的找到了梦寐以求的恐龙蛋。按照书上教的方法，大雄孵化出了一只可爱的小恐龙，并为之取名比助。大雄和哆啦A梦瞒着爸爸妈妈在家里秘密地培育恐龙。可随着恐龙比助一天天地长大，窄小的房间已经容纳不下它那庞大的身躯。无奈之下，大雄只好把它转移到附近公园的水池里。而调皮捣蛋的小夫和伙伴们很快就发现了恐龙的踪迹，大吵大闹着要把其公诸于世，公园里有怪兽的消息传遍了日本。为了让比助过回正常的生活，大伙经过考虑，决定带比助回到一亿年前的白垩纪。大雄和哆啦A梦试图借助时空穿梭机把比助送回远古的白垩纪，但却想不到惹来了一个戴黑面罩的神秘人想要来争夺比助。为了搭救小恐龙，将他带回日本，大雄一行人乘坐时光机再次前往白垩纪……

从出木杉那里听了鸟人传说的故事的大雄靠自己的力量反复做飞到天上的实验然后撞到了突然出现的人力飞机。 撞到的是一个长着翅膀的鸟人古斯基，他们把古斯基藏在鸟箱型露营胶囊里，修理着古斯基坐来的人力飞机的哆啦A梦他们坐着那个飞机飞了起来，天空中突然出现一个巨大的洞把大家都吸了进去！！ 大洞的另一侧是住着鹳身的接生婆，塘鹅邮递员的鸟托邦，哆啦A梦他们戴着小鸟帽成了鸟人的伙伴。 古斯基在候鸟巡逻队的入队测验的伊卡洛斯耐力赛中优胜，但不是用自己的翅膀，而是人力飞机，于是被取消了资格。 为了寻找受到冲击而失踪的古斯基哆啦A梦他们去了猫头鹰博士那里，猫头鹰博士却被乌鸦警备队的滋古连度带走了！ 被人类袭击过的滋古连度谋划着在拉拉亚多山的龙之谷里寻找拥有强大力量的怪兽菲尼基亚。 哆啦A梦他们和传说中的鸟人伊卡洛斯一起去了拉拉亚多山…。 最终哆啦A梦他们能否拯救鸟托邦？

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。