恐竜博の化石発掘体験で化石を発見したのび太がドラえもんのひみつ道具「タイムふろしき」を使って化石を元の状態に戻すと、新種の双子の恐竜が生まれる。のび太はキューとミューと名付けて見守るが、やがて恐竜を育てていくのが困難になる。彼らを元の時代に返すことにしたのび太は、ドラえもんや友人たちと一緒に6,600万年前の白亜紀へ旅立つ。