おばあちゃん、僕は誰かを幸せにできるかな？

22世紀から来たネコ型ロボット・ドラえもん。
ドラえもんとのび太が一緒にいるのが日常になった＜現在＞のある日、のび太は部屋でくまのぬいぐるみを見つける。それは幼稚園の頃に亡くなってしまったおばあちゃんが繕ってくれた、大切な思い出の品だった。

大好きだったおばあちゃんを思い出し、涙が止まらなくなったのび太は、タイムマシンでおばあちゃんに会いに行きたいと提案。反対するドラえもんだったが、直接会わずに様子を見たらすぐ帰ることを条件に、のび太が3歳だった＜過去＞へと出発する。

会いたい気持ちを抑え、陰からこっそりおばあちゃんのことを見ていたのび太。しかしひょんなことから、おばあちゃんに見つかってしまう！小学生になったのび太の姿を見て驚きつつも、あの頃と同じように優しく受け入れてくれるおばあちゃん。

「あんたのお嫁さんをひと目見たくなっちゃった」

そんなおばあちゃんの一言で、のび太とドラえもんは、今度は＜未来＞へと出発する。
ところが、結婚式当日──

のび太、逃げた。

結婚式場に、新郎である大人になったのび太の姿はない……。どうしてのび太はいなくなってしまったのか？ 大好きなおばあちゃんの願いを叶えるため、そして、しずかとの未来を取り戻すため、＜過去＞、＜現在＞、そして＜未来＞を舞台に、ドラえもんとのび太の大冒険が始まる──