Nobita ritrova per caso un uovo di dinosauro fossile. Ripulendolo, lo riporta al suo stato iniziale. Non passa molto tempo prima che l'uovo si schiuda e venga alla luce un piccolo dinosauro non appartenente a nessuna delle specie conosciute. Sarà l'inizio di un avventura che porterà Nobita, il gatto spaziale Doraemon e i loro amici nel Cretaceo, circa 66 milioni di anni prima.
