วันหนึ่ง โนบิตะช่วยชีวิตลูกสุนัขที่กำลังจะจมน้ำในแม่น้ำ และแอบเลี้ยงไว้ไม่ให้แม่รู้ โดยตั้งชื่อมันว่า “อิจิ” ในเมืองที่โนบิตะอาศัยอยู่นั้น ผู้คนในเมืองเริ่มไร้ความรับผิดชอบ ทำให้มีสุนัขจรจัด และแมวจรจัดเกลื่อนถนน โนบิตะและผองเพื่อนจึงนั่งไทม์แมชชีนไปยังโลกในอดีตเมื่อ 300 ล้านปีก่อน โดยใช้ปืนรังสีเพิ่มลดวิวัฒนาการ เพื่อทำให้สัตว์เลี้ยงจรจัดเหล่านั้นมีชีวิตอยู่ได้ วันรุ่งขึ้นพวกเขาตั้งใจนั่งไทม์แมชชีนกลับไปยังโลกเมื่อ 300 ล้านปีก่อนอีก แต่กลับพลัดหลงเข้าไปในโซนบิดเบี้ยว ทำให้ชิ้นส่วนของไทม์แมชชีนหลุดลอยไป ณ ที่นั้น คาดว่าเป็นโลกของพวกลูกหลานอิจิ ขณะเดียวกัน อุกกาบาตลูกใหญ่ที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 กิโลเมตร กำลังจะพุ่งเข้าชนโลกโนบิตะและผองเพื่อนจึงได้เริ่มการผจญภัยกันอีกครั้ง