Doraemon i jego przyjaciele wyruszają w kolejną niezwykłą przygodę, kiedy pewnej nocy tajemniczy złodziej kradnie cenny dzwonek z szyi sympatycznego kota-robota. Trop wiedzie ich do Muzeum Tajemniczych Gadżetów z przyszłości, miejsca pełnego ekscytujących wynalazków oraz niezwykłych atrakcji. Nobita i Doraemon wcielają się w detektywów wzorem słynnego Sherlocka Holmesa, próbując rozwikłać zagadkę zniknięcia dzwonka oraz odkryć motywy tajemniczego złodzieja. Wraz z przyjaciółmi muszą stawić czoła licznym przeszkodom, pułapkom i sekretom ukrytym wśród bajecznych technologii futurystycznego muzeum. „Nobita no Himitsu Dougu Museum” utrzymana jest w pogodnym, humorystycznym tonie typowym dla serii Doraemon, oferując widzom dawkę wzruszenia, pozytywnych wartości i barwnych przygód dla całej rodziny.