《哆啦A梦：伴我同行》讲述了大雄与哆啦A梦的感人故事。一天，大雄在家中看到一个熊娃娃，回忆起这是他已故奶奶在他小时候为他缝补的，充满了珍贵的回忆。思念奶奶的大雄忍不住流泪，决定用时光机回到过去偷偷看望奶奶。哆啦A梦虽反对，但最终同意大雄在不直接与奶奶见面的前提下偷偷去看她。大雄回到三岁时的过去，努力隐藏自己，只在角落偷窥奶奶，但最终还是被奶奶发现。奶奶惊讶地看着小学生模样的大雄，并表达了想见到大雄新娘子的愿望。为了让奶奶的梦想实现，哆啦A梦与大雄展开了一场跨越过去、现在和未来的大冒险，试图让奶奶看到大雄的未来新娘子。