Khác với những bộ phim hoạt hình trước đây thường chỉ kể về một chuyến thám hiểm của Doraemon, Nobita và những người bạn, DORAEMON: STAND BY ME sẽ là câu chuyện hoàn thiện về hành trình từ ngày đầu gặp gỡ cho tới lúc chia xa của Doraemon và Nobita. Ngày đầu tiên là ngày cậu bé Sewashi – con cháu 4 đời của Nobita ở thế kỷ 22 – du hành qua cỗ máy thời gian và mang theo Robot có chức năng giúp đỡ mọi người bằng những món bảo bối bí mật. Sewashi nói rằng cả gia đình đang phải gánh chịu khoản nợ nần mà Nobita để lại. Vậy nên Sewashi mang Doraemon tới giúp đỡ Nobita, vừa là để thay đổi tương lai bi đát đó, vừa là để Nobita được hạnh phúc hơn. Có lẽ nhiều người sẽ không nhớ rằng ban đầu Doraemon không vui vẻ gì với nhiệm vụ này, khiến cho Sewashi phải cài đặt một chương trình hợp tác, buộc Doraemon phải ở lại chăm sóc cho Nobita. Nếu không, Doraemon sẽ không thể trở về thế kỷ 22 được nữa.