大雄到恐龙博物馆体验挖掘化石，偶然发现了一个化石，他相信这绝对是恐龙的化石，于是使用哆啦A梦的道具”时间包巾“让化石回归原本的状态……结果诞生了双生的恐龙小咻与小咪！不过，这两只恐龙似乎是之前没被发现过的新种类跟大雄一样有点靠不住的小咻、还有很活泼的小咪，虽然两只恐龙个性完全不同，但大雄就像父母一样用爱呵护着它们长大，但是这两只恐龙始终没办法一直在现代生存。于是，大雄下定决心将小咻与小咪带回到它们原本的时代，与哆啦A梦跟伙伴们一起往6600万年前的白垩纪末期出发。一场小咻与小咪的同伴寻找之旅就这样开始了。借助哆啦A梦的秘密道具与恐龙们的力量，大雄一行人循着恐龙的足迹来到了一个神秘的岛屿。然而，在白垩纪迎接着他们的，竟是恐龙即将灭绝的命运。小咻与小咪，以及大雄他们的命运将会如何？