Нобита находит окаменевшее яйцо и приносит его Дораэмону. С помощью гаджетов из будущего друзья возвращают яйцо к жизни, и на свет появляется детёныш динозавра. Нобита быстро привязывается к малышу и называет его Писуке. Но держать живого динозавра дома невозможно, и перед Нобитой встаёт вопрос, куда его деть.

Решение находится само собой: отправить Писуке в его родную эпоху. Однако выясняется, что в доисторическом мире на динозавров охотятся браконьеры из будущего, которые не остановятся ни перед чем ради наживы. Нобита и Дораэмон не могут оставить это просто так. Вместе с Сизукой, Гианом и Сунэо они отправляются в прошлое, чтобы защитить древних ящеров.

Там их ждёт путешествие по неизведанным землям, встречи с другими динозаврами и попытки перехитрить охотников, вооружённых технологиями далёкого будущего. Друзьям приходится действовать сообща, ведь на кону не только жизнь Писуке, но и судьба целого вида.