哆啦A夢的鈴鐺被名為「怪盜DX」的人所偷取了，而穿上福爾摩斯套裝的大雄已經知道鈴鐺的所在，那裡就是在22世紀的「秘密道具博物館」。哆啦A夢之後向哆啦美買了一張「邀請卡」，就在這時，那張「邀請卡」突然變成了一個時光旅遊觀光車，帶著大雄一行人穿梭時空到達「秘密道具博物館」。大雄等在身為見習道具工程師的博物館兼職導賞員庫爾特帶領下，參觀博物館的同時，在那裡見識了很多新奇的道具，也看到了第一代的隨意門。但同一時間，怪盜DX再次出現，與哆啦A夢等人作戰……