哆啦A梦的铃铛被名为「怪盗DX」的人所偷取了，而穿上福尔摩斯侦探套装的大雄已经知道铃铛的所在，那里就是在未来的博物馆「秘密道具博物馆」。哆啦A梦之后买了一张「进馆券」，就在这时，那张「进馆券」突然变成了一个时光旅游观光车，带着大雄一等人穿梭时空到达「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法宝，也看到了第一代的任意门。但同一时间，怪盗DX再次出现，与哆啦A梦等人作战……