Câu chuyện tiếp nối hành trình quen thuộc của chú mèo máy thông minh đến từ tương lai thế kỷ 22 cùng người bạn thân Nobita. Trong một lần dọn dẹp phòng, Nobita tình cờ tìm thấy chú gấu bông cũ kỷ niệm từng được người bà quá cố tự tay khâu vá lại hồi cậu còn học mẫu giáo. Nỗi nhớ thương người bà hiền từ trào dâng khiến cậu bé không thể kìm nén được những giọt nước mắt nghẹn ngào. Với mong muốn được gặp lại bà một lần nữa, cậu nài nỉ Doraemon đưa mình quay về quá khứ. Dù ban đầu ra sức ngăn cản vì lo ngại xáo trộn thời gian, chú mèo máy cuối cùng cũng đồng ý kích hoạt cỗ máy thời gian đưa bạn trở lại thời điểm ba tuổi, kèm theo giao kèo nghiêm ngặt là chỉ được đứng nhìn từ xa và quay về ngay lập tức chứ không được trực tiếp đối mặt. Tác phẩm hoạt hình viễn tưởng phiêu lưu do Nhật Bản sản xuất có thời lượng 96 phút. Phim có sự tham gia lồng tiếng của các diễn viên quen thuộc như Wasabi Mizuta, Megumi Oohara và Yumi Kakazu.