故事以大雄与小夫以「恐龙是否完全绝种」进行辩论展开序幕，由于认为恐龙仍然存在的主张遭到小夫以科学而合理的方式完全否定，大雄向哆啦A梦寻求帮助，然而当大雄向哆啦A梦所拿出的道具「OX占卜」询问「"地球上"是否还有恐龙活着」时，却得到了否定的答复。之后，为了藏匿大雄零分的考卷，大雄与哆啦A梦使用寻找地底空洞的道具意外发现了宽敞的地下空间，并将之建造成众人的游乐场；但在同时，小夫却因接连在河川、自家后院与地下空间接连目击到恐龙而心烦意乱，烦闷的小夫为了了解真相带着摄影机再度进入地底，却失去了踪迹。大雄与哆啦A梦从小夫失踪前所拍摄的影片得知，地下空间的位置正好位在众人居住城镇河川的下方，于是与胖虎、静香一行人再度潜入，却目击到意外的景象─中生代时代的太古树林塞满了宽广的地底空洞，而理应绝种的恐龙也在出没其中─原来OX占卜虽然正确的回答了问题，但却是依问题的字面意义将搜寻的范围定于「地表」，而掩盖了地表之下有恐龙存在的可能性。哆啦A梦一行在寻找小夫的途中被地底的野蛮民族河童族捕获，正当生命面临危险时，一名乘龙的骑士即时出现救了大家。骑士自称巴赫，并称是地底人国家的骑士，他告知……