Truyện phim kể về việc Nobita tìm thấy một quả trứng khủng long hóa thạch trong buổi triển lãm khủng long và nhờ vào bảo bối của Doraemon mà đã nở ra hai con khủng long, cậu đặt tên chúng là Kyū và Myū. Tuy nhiên, do không thể nuôi chúng trong thế giới hiện đại, Nobita quyết định đưa chúng đến Kỷ Phấn Trắng (66 triệu năm trước).