在一次校外遊學活動中,大雄和朋友們參觀了舊石器時代的博物館,其中一串美麗的項鏈引起靜香和出木杉的註意和討論。大雄心生嫉妒,於是邀請靜香來家裏進行時空旅行,親眼看看項鏈的主人。在哆啦A夢的幫助下,他用遺忘草支走了媽媽,又支走了阻撓的哆啦A夢。沒有想到的是,時光機發生故障,載著靜香兀自離開。正在此時,軟磨硬泡的胖虎和小夫也隨著哆啦A夢來到家裏,得知靜香失蹤,好朋友們決定前往1萬2千年前的舊石器時代拯救靜香。在古老蒼茫的大地上,他們遇到了許多早已滅絕的動物,更遭到神秘的假面族及其守護者紅假面的襲擊。
他們的救援行動最終能否成功呢?.