Doraemon getta per errore un lavoretto d'arte di Nobita nella pattumiera dimensionale, che porta quello che si getta dentro in un intervallo tra il tempo e lo spazio. Cercando di recuperarlo, il robot si ritrova vicino al monte Fuji, ai tempi dei cavernicoli. Quella sera, Nobita scopre quanto accaduto e cerca di salvare l'amico, ritrovandosi anche lui nella stessa epoca. Nobita e Doraemon, usando vari oggetti gettati nella pattumiera, riescono infine a tornare a casa.