Khác hoàn toàn với những bộ phim hoạt hình trước kia chỉ kể về những chuyến phiêu lưu của Doraemon, Nobita và đám bạn, DORAEMON: STAND BY ME mang đến một câu chuyện sâu sắc hơn, khắc họa hành trình từ lúc gặp nhau cho đến khi phải chia tay của Doraemon và Nobita. Cách đây rất lâu, vào thế kỷ 22, cậu bé Sewashi – cháu chắt bốn đời của Nobita – đã sử dụng cỗ máy thời gian để quay ngược về quá khứ. Sewashi mang theo một Robot tên là Doraemon, với ngữ vụ là hỗ trợ Nobita bằng những món bảo bối thần kỳ. Cậu ấy chia sẻ rằng gia đình đang mắc kẹt trong những khoản nợ nần do Nobita để lại và quyết định phải mang Doraemon về để giúp Nobita cải thiện tương lai, cũng như giúp cậu bé tìm được hạnh phúc. Thú vị là ban đầu Doraemon khá chán nản với nhiệm vụ này đến mức Sewashi phải lập hộ một chương trình hợp tác, nhằm đảm bảo rằng Doraemon phải ở lại và chăm sóc cho Nobita. Nếu không thì Doraemon sẽ không thể quay về thời đại của mình nữa.
