平凡的一天，大雄偶然邂逅一条机灵可爱的小狗。小狗对他分外依恋，大雄无奈之下，只得拜托哆啦A梦想办法收养。与此同时，周围被丢弃的小猫小狗越来越多，小伙伴们忧心忡忡，甚至在后山也找不到小动物们借以安身立命之所。万般无奈之下，大雄他们将小动物带到连恐龙都尚未诞生的史前时代，利用进化退化枪促成动物们进化。次日，小伙伴们按照约定前去看望小动物，结果在时空隧道中遭到乱流。来到了比前一天万一千年的时代。此时，猫狗国已空前繁荣，他们在这里结识了小八等一种好友。不久得知地球将遭到陨石的撞击，而猫狗国内部也在酝酿着一个阴谋。新的冒险就此展开……