哆啦A梦的铃铛被名为「怪盗DX」的人所偷取了，而穿上福尔摩斯套装的大雄已经知道铃铛的所在，那里就是在22世纪的「秘密道具博物馆」。哆啦A梦之后用20个蜜瓜包向哆啦美换了一张「入场券」，一张入场券可以让五个人入场，所以大雄从任意门到空地要邀请静香一起去，刚好胖虎和小夫也在，要一起去，然后哆啦A梦就在入场券上签名，就在这时，那张「入场券」突然变成了一个时光旅游观光车，带着大雄一行人穿梭时空到达「秘密道具博物馆」。大雄等在身为见习道具工程师的博物馆兼职导赏员库尔特带领下，参观博物馆的同时，在那里见识了很多新奇的道具，也看到了第一代的随意门。但同一时间，怪盗DX再次出现，与哆啦A梦等人作战...
