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.

Joelle Davidovich Pomponette, detta Pompo, è una talentuosa e affermata produttrice cinematografica che, tuttavia, ha l'aspetto di una ragazzina. La sua specialità sono i B-movie, pellicole che Pompo produce una dopo l'altra dagli studi di "Nyallywood"; un giorno, però, il suo assistente Gene scopre un nuovo copione scritto da Pompo. Colpito dalla storia, il ragazzo implora Pompo di realizzare il nuovo film; Pompo accetta, ma ad una condizione: sarà Gene a doverlo dirigere! Nel frattempo, una ragazza di nome Natalie arriva in città sognando di fare l'attrice...

Mio prova dei sentimenti per la sua amica d'infanzia Arata, ma non riesce a trasmettere i suoi sentimenti. Un giorno, mentre continuano la loro delicata relazione, i due litigano per qualcosa di banale. Dopo aver lasciato che le tensioni si calmassero, Mio va a fare pace con lui sotto la pioggia battente. Durante il suo viaggio, ha un incidente stradale. Quando riprende conoscenza, un mondo misterioso e sconosciuto appare davanti ai suoi occhi.

La giovane Amanda viene catturata, insieme al fratellino e alla sorellina, dal pirata Zap che vuole mettere le mani sul tesoro che loro padre scoprì anni orsono. I ragazzini fuggono aiutati da Maccus e Bonnie, due membri della ciurma di Zap, e arrivano sull'isola dove secondo Amanda è nascosto il tesoro. Qui si imbattono in Rubber e la ciurma di Cappello di Paglia e si fingono una famiglia in vacanza. La verità viene a galla quando Amanda viene ricatturata dai pirati di Zap sulla cui nave finisce anche accidentalmente Rubber. I due vengono condotti dal capitano Bayan che ha il potere, tramite un coro da lui diretto, di costringere una persona a fare ciò che lui vuole. In questo modo, obbliga Amanda a svelare la mappa del tesoro che suo padre le dipinse sulla schiena.