Cerita bermulai ketika doraemon yang loncengnya yang sangat berharga dicuri oleh orang tak dikenal yang berasal dari abad ke-22, Doraemon pun menyelidiki keberadaan pencurinya dengan Pakaian Sherlock Holmes yang dipakai Nobita dan diketahuilah tempat Museum Alat-Alat Rahasia. Bersama teman-temannya, mereka pergi ke museum pada abad ke-22 untuk mencari lonceng Doraemon sekaligus berpetualang di tempat tersebut.