大雄偶然发现一封神秘的盗窃预告信，起初并未在意。然而不久后，正在壁橱午睡的哆啦A梦最珍视的铃铛竟被绰号"DX"的神秘怪盗偷走。为了找回铃铛，哆啦A梦使用侦探道具"夏洛克·福尔摩斯套装"和"联想式推理放大镜"展开调查，线索指向未来世界的秘密道具博物馆。众人穿越时空来到这座收藏着各种神奇道具的博物馆，发现这里正面临前所未有的危机。在追寻真相的过程中，他们揭开了DX怪盗的真实身份，并意外发现这个事件与哆啦A梦过去的记忆有着深刻联系。最终，伙伴们齐心协力化解危机，不仅找回了铃铛，更守护了所有珍贵道具的安全。