Doraemon: Taş Devri Macerası, Nobita ile arkadaşlarının ailelerinden uzaklaşıp zamanda geriye giderek Taş Devri'nde yaşadıkları macerayı anlatıyor. Nobita evdeki sorunlardan bunalmaktadır ve kaçıp gitmeyi düşünmektedir. Planını Doraemon, Shizuka, Suneo ve Gian ile paylaşır. Ancak gidecek bir yer bulamazlar. Bunun üzerine 70.000 yıl öncesine gitmeye karar verirler. Taş Devri'nde yabancı bir dünyaya düşerler ve yiyecek, barınak, güvenli bir yol bulmaya çalışırlar. Nobita'yı Oohara Megumi oynuyor. Doraemon'u Mizuta Wasabi oynuyor. Yolculuk uzadıkça karşılarına çıkan tehlikeler artmaktadır. Arkadaş grubu, bu dönemde karşılaştıkları insanlarla ve zorluklarla baş etmeye çalışmaktadır.