高中生侦探工藤新一，一次在与毛利兰去游乐园游玩时，发现两个行动诡异的黑衣人。工藤新一跟踪到交易现场，另一个黑衣人趁其不注意从后面将他一棒击倒，并灌下一种名为APTX-4869的神秘毒药企图杀他灭口，但因为副作用他的身体竟回到发育期的孩童状态

目暮警官、小兰的母亲妃英里、阿笠博士接连遭到不明身份之人的暗算。柯南追踪伤害阿笠博士的凶手，他根据几起案件现场留下的线索发现凶手按照扑克牌的顺序行凶，而且遇害者皆与毛利小五郎有关。

知名建筑设计师森谷帝二这日邀请新一参加在他府上举办的茶会，柯南只能电话拜托小兰。 柯南、小兰及毛利小五郎三人未入森府，已被绝对对称的宏伟建筑吸引。衣香鬓影的茶会上，森谷帝二令人诧异地大声攻击年轻设计师，讲建筑的美学准则要被他们破坏殆尽。

古兰·泰佐洛是个长1万米的全身金子的巨船，上面还有着城镇，是世界最大娱乐城市，是个被政府承认的独立国家和非武装地带。世界政府不可随便出手的“绝对圣域”。其掌门人是吃了金金果实的“黄金帝”吉尔德·泰佐洛，他无穷的野心即将撼动新世界的势力版图

因为市镇越来越发达，大雄觉得无论到哪里，感觉都没有自己的容身之处。不只是大雄，大家都因为各自不同的原因下定决心要离家出走，甚至连哆啦A梦都下定决心共同来场“史上最大的离家出走”。于是大家回到距今7万年前的日本。

哆啦A梦、大雄、静香、胖虎和小夫化身为宇宙英雄，与怪物进行战斗。哆啦A梦有着超级重锤，喜欢洗澡的静香能控制水，胖虎有着超级力量，小夫的胳膊上有钻头，而大雄……！？

哆啦A梦的铃铛被所谓的「怪盗DX」趁夜偷偷偷走了！而大雄透过「联想式推理放大镜」，竟然找到了个奇异的飞行船，号称是「秘密道具博物馆」？秘密道具的秘密会在里面被解开吗？而哆啦A梦的铃铛又为什么会被偷走呢？这一切谜题留待这部完全原创的电影解答！

哆啦A梦跟大雄用“时空洞”，抓到了一只很大的灭绝的鸟，它的名字叫做莫亚。大雄不忍心将它回到古代后要面临绝灭，于是把它带到专门收容绝灭动物的“绝灭之岛”。这个陌生的岛屿，拥有“黄金独角仙”所守护的不可思议力量，可以令古代生物得以继续生存至今。

哆啦A梦造出一片大海，把城市变成了海底都市，大雄他们和各种鱼儿一起在海中遨游，玩得十分尽兴。不料，五千年前来到地球的人鱼公主索菲亚竟然迷路游到了这里。 大雄等人和索菲亚成了好朋友。公主让大家穿上人鱼装，把他们带到了人鱼世界。

大雄在后山捡到一株被人抛弃的树苗，通过哆啦A梦的植物自由化生长叶，树苗一夜之间变成了蹦蹦跳跳的小家伙，大雄为其取名木木。木木聪明伶俐，热爱学习，不仅得到了野比家所有人的喜爱，也成为好朋友。某天，小伙伴们去后山玩耍，结果被吸入到外星飞船之中。

大雄利用“如意电话亭”，创造了魔术世界。他们在这世界中碰上了能自由操纵魔术的美少女・美夜子，以及她的父亲--满月牧师。根据牧师的研究，据说魔界星谋划着侵略地球。本来他们打算玩到这里就好，准备回到现实世界，可是“如意电话亭”已经被扔掉了！

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。