野比大雄在偶然的情况下救了一条溺水的小狗，为他命名为“阿一”，并瞒着妈妈把它带回家里饲养。一天在去山里游玩时，大雄发现山里有很多被人遗弃的小猫小狗。为了这些被丢弃的猫狗，大雄和哆啦A梦一起用缩小灯把小猫小狗们缩小后乘上时间旅行机，向人类还未诞生的3亿年以前的世界进发，突然他们的航时机被卷进了时空扭曲中因时空扭转，哆啦A梦、大雄与友人回不到3亿年前的时代见阿一，反而阴差阳错的来到了文明先进的猫狗国。