《哆啦A梦伴我同行2》讲述了哆啦A梦与大雄的又一次冒险故事。某天，大雄在房间里发现了一个熊娃娃，这是他幼稚园时去世的奶奶为他缝补的，充满珍贵回忆的娃娃。想到奶奶，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梦虽然反对，但最终还是同意了大雄的请求，条件是不能直接与奶奶见面。于是，大雄回到了他3岁时的过去，偷偷从角落窥视奶奶，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，并表达了她希望能见到大雄长大结婚时的样子。为了实现奶奶的梦想，哆啦A梦与大雄展开了一场跨越“过去”、“现在”和“未来”的冒险。最终，大雄成功地将未来的新娘子静香带到奶奶面前，实现了奶奶的心愿。