现实生活中，大雄（小原乃梨子 配音）经常受到老师和妈妈的责骂，还常被小夫（肝付兼太 配音）、胖虎（立壁和也 配音）欺负。他无时无刻不在梦想成为胆识过人、实力强大的超级英雄。为了帮心情低落的大雄一圆英雄梦，哆啦A梦（大山のぶ代 配音）拿出造梦机器。经过一番挑选，大雄鬼使神差地选择了《梦幻三剑士》的剧情。在精灵西露可（山本道子 配音）的引领下，大雄来到了梦中的亚米鲁曼王国。在这里，他被称为银剑客诺比尼亚，宿命中将要推翻妖灵大帝奥特罗姆对亚米鲁曼王国的统治，他还遇到小夫和胖虎模样的剑客斯内密斯、贾托斯。他们联手向妖灵军团发起冲击，而在这一过程中，现实和梦境的界限渐渐混淆……

一天，胖虎（立壁和也 配音）、小夫（肝付兼太 配音）和大雄（小原乃梨子 配音）三人在空地讲着有关密境和魔境的事情，胖虎和小夫希望能去密境去探险，就拜托大雄去求哆啦A梦（大山羡代 配音）帮忙。回家后大雄开始求哆啦A梦，哆啦A梦面对大雄的“撒娇”没辙，于是拿出了道具“家用人 造卫星”来寻找密境。正找着不亦乐乎之际，妈妈叫大雄出去买东西，再回来路上，见到了一只流浪狗，而回想起妈妈不准收养流浪宠物的家规，准备放弃之时，却因为帮助妈妈找回钱包，破例收养了。而他真实身份是保弯湖王国的保弯湖108世的儿子——昆佗克王子（清水マリ 配音），因为邪恶大臣达保兰的篡权，被迫流放外出。昆佗克王子趁着他们找寻密境之际，将自己回家的路线假装成探险路线给了大雄，探险路上又将会发生什么有趣的事情了，昆佗克王子能夺回自己的王位吗……

小夫（肝付兼太 配音）炫耀自己家的暴龙趾骨化石。大雄（小原乃梨子 配音）眼红并信口开河表要找大整架恐龙化石，否则便用鼻子吃意大利粉。于是，他便前往图书馆借了些有关恐龙化石的书籍。后来他在附近的断层挖到一枚恐龙蛋的化石，借了哆啦A梦（大山羡代 配音）的时光布还原得到一只双叶颈龙，并以叫声将之命名为皮助（横泽启子 配音）。很快大雄和它成为好朋友，但因它越长越大且被人发现，故大雄决定将他送回白垩纪时代。可是，后来却发现将它错送到上古的北美洲。于是，大雄一行人乘时光机再次回到恐龙时代，但途中被欲抢皮助的神秘人追击，时光机因而故障，使大家必须靠自己沿着古陆块回到日本。经过长时间的冒险，神秘人物再度出现希望获得皮助，原来是他来自未来的违法恐龙猎人（加藤精三 配音），要获得皮助卖钱，要大雄一行以交出皮助为条件，换取将他们用时光机送回家，大雄将会如何取舍，回到自己家呢……
《大雄的恐龙》是藤子·F·不二雄的科幻漫画哆啦A梦中的第一部长篇漫画作品，也是第一部哆啦A梦的剧场版动画电影。