就在一个晴朗平静的日子里，哆啦A梦（水田山葵配音）脖子上的铃铛意外被绰号DX的怪盗盗走。大雄（大原惠配音）通过福尔摩斯套装中联想放大镜的帮助，发现未来世界的秘密道具博物馆有重大嫌疑。拿着哆啦美（千秋配音）带来的参观券，他们和静香（嘉数由美配音）、胖虎（木村昴配音）、小夫（关智一配音）等好友来到22世纪。辉煌庄严的博物馆内，收藏着被称作“秘密道具之父”的哈尔德曼博士以来发明各代道具。在博士的孙子库尔特（三瓶由布子配音）的引领下，小伙伴们见识了各种熟悉与陌生的神奇道具，体会到前所未有的快乐。而在此期间，怪盗DX的行动仍在继续，谁也不知道他真正的目的……