8月7日の誕生日、0点の答案を見つけたママに叱られたのび太は、他の答案を天井裏に隠そうとして今は亡きおばあちゃんがよく直してくれたぬいぐるみを発見する。 　おばあちゃんを懐かしむあまりにのび太は、ドラえもんと共におばあちゃんが生きていた時代へ向かう。小学生になったのび太を少しも疑わず受け入れるおばあちゃん。そして、「のびちゃんのお嫁さんに会いたい」というおばあちゃんにしずかとの結婚式を見せる約束をする。 　しかし、ドラえもんに未来が変わったかもしれないと言われたのび太がタイムテレビで確認すると、結婚式当日、青年のび太はどこかへ逃げ出してしまっていた。 　果たして、ドラえもんとのび太は青年のび太を連れ戻し、しずかと結婚させることができるのか、そしておばあちゃんとの約束を果たすことができるのか。

タイムトラベラー達が緊急のメッセージを届けに2051年からやってきた。その内容は今から30年後の未来、人類はエイリアンとの戦争に敗れるというものだった。人類が生き残る唯一の希望は、今、ここにいる兵士や民間人を未来へ送り込み戦いに参加させること。娘のために世界を救うことを決意したダン・フォレスターは、地球の運命を書き換えるため、優秀な科学者と疎遠になっていた父親と結束し戦いに挑む。

老夫婦のジムとヒルダは、イギリスの片田舎で年金生活をおくっていた。しかし、世界情勢は日に日に悪化の一途をたどっていく。ある日、東西陣営による戦争が勃発したことを知ったジムとヒルダは、政府が発行したパンフレットに従い、保存食の用意やシェルターの作成といった準備を始める。 そして突然、ラジオから3分後に核ミサイルが飛来すると告げられる。命からがらシェルターに逃げ込んだジムとヒルダは爆発の被害をかろうじて避けられたが、互いに励まし合いながらも放射線によって蝕まれ、次第に衰弱していく。

1969年、ニューヨーク上空に珍しいオーロラが出現した日、消防士フランクは救助を終え、妻ジュリアと6歳の息子ジョンの待つ家へと戻ってきた。親子3人の生活は幸福な輝きで満たされていた。ちょうどその日のオーロラのように。だが、その2日後、フランクは殉職する。息子ジョンは深い哀しみに暮れる。それから30年。再びニューヨークにオーロラが出現した日、ジョンはふと父が愛用していた無線機を見つける。そしてそこから男の声が聞こえてくる……。まるでそれは父と話しているようだった。

第二次世界大戦中の1943年、フィラデルフィア港でアメリカ海軍によるある極秘実験が行われようとしていた。“フィラデルフィア計画”と呼ばれるその実験は、敵のレーダーから消え、味方の船を探知されないようにするというものであった。その実行役となった水兵のデビッドとジムが実験機械のスイッチを入れた途端、実験の舞台である駆逐艦エルドリッジはレーダーのみならず、実際に海上からも姿を消してしまった。艦はしばらくして再び出現したが、艦内では乗組員が大火傷を負ったり、艦の壁や甲板に身体がめりこんだりしており、デビッドとジムは姿を消してしまっていた。