22세기에서 온 고양이형 로봇 도라에몽.
도라에몽과 진구가 같이 있는 게 일상이 된 <현재> 어느 날 진구는 방에서 곰 인형을 찾아낸다.
그것은 유치원 때 돌아가신 할머니가 꿰매어 주신 소중한 추억이 담긴 물건이었다.
정말 좋아했던 할머니를 떠올리며 눈물이 멈출 수가 없게 된 진구는
타임머신으로 할머니를 만나러 가자고 제안한다.
반대하는 도라에몽이었지만 직접 만나지 않고 모습을 보면 바로 돌아가기를 조건으로
진구가 3살이였던 <과거>로 출발!

보고싶은 마음을 누르고 뒤에서 몰래 보던 진구였지만
엉뚱한 일로, 할머니께 들키고 만다! 초등학생이 된 진구의 모습을
보고 놀라며, 그때와 마찬가지로 상냥하게 받아주는 할머니
그러자 "진구의 아내를 보고 싶어졌다"며 중얼거리는 것이었다.

좋아하는 할머니의 소원을 이루어 드리기 위해, <과거>, <현재>, 그리고 <미래>를 무대로
도라에몽과 진구의 대모험이 시작된다―――!!
과연, 진구는 무사히 미래의 아내를 할머니에게 보여드릴 수 있을까?