平凡的一天，大雄偶然邂逅一條機靈可愛的小狗。小狗對他分外依戀，大雄無奈之下只得拜托哆啦A夢想辦法收養。與此同時，周圍被丟棄的小貓小狗越來越多，小伙伴們憂心忡忡，在后山也找不到小動物們借以安身立命之所。萬般無奈之下，大雄等人將小動物帶到連恐龍都尚未誕生的史前時代，利用進化退化槍促成動物們進化。次日，小伙伴們按照約定前去看望小動物，結果在時空隧道中遭到亂流來到比前一天一萬年前的時代。此時貓狗國已空前繁榮，他們在此結識了小八等好友，得知地球將遭遇隕石撞擊的毀滅性危機。面對貓狗國內部醞釀的權力陰謀，眾人聯合忠誠派成員展開營救行動，通過修復時空裂縫化解天災。最終大雄與小狗建立深厚羈絆，并在貓狗國居民的協助下平息陰謀，確保進化后的動物文明得以延續。本片為哆啦A夢劇場版25周年紀念作品，著重探討生命倫理與生態保護主題。