진구는 공룡 엑스포 화석 발굴 체험에서 발견한 화석을 공룡알이라고 굳게 믿는다. 도라에몽의 비밀도구 타임 보자기로 화석을 되돌리자 새로운 종의 쌍둥이 공룡이 태어났다! 진구를 닮아 미덥지 못한 큐와 말괄량이 뮤. 사랑을 듬뿍 주며 키우지만, 함께 살아가는 것이 어렵다는 것을 깨달은 진구는 큐와 뮤를 원래 시대로 데려다 주기로 결심하고, 친구들과 함께 6,600만 년 전 백악기로 모험을 떠난다! 도라에몽의 비밀도구와 공룡들의 도움으로 공룡의 발자국을 따라 진구와 친구들이 도착한 곳은 바로 수수께끼의 섬. 공룡이 멸종했다고 알려진 백악기에서 큐와 뮤, 그리고 진구를 기다리고 있는 운명은?!