STAND BY ME DORAEMON membuka kisah Nobita Nobi, siswa kelas empat yang dikenal malas, sering mendapat nilai buruk, dan kerap menjadi korban bullying Gian serta Suneo.

Film ini menghadirkan pengisi suara Wasabi Mizuta, Megumi Ōhara, Yumi Kakazu, Tomokazu Seki, dan Subaru Kimura yang menghidupkan karakter ikonik Doraemon dan kawan kawan.

Kehidupan Nobita berubah ketika Sewashi, cicitnya dari abad ke 22, datang bersama Doraemon untuk memperbaiki masa depan Nobita yang diramalkan akan berakhir suram, penuh utang, dan pernikahan yang tidak bahagia. Demi mengubah takdir itu, Doraemon dipaksa tinggal dan membantu Nobita dengan berbagai alat canggih dari masa depan.

Dengan bantuan Doraemon, Nobita perlahan mencoba memperbaiki hidupnya, termasuk mengejar cinta pertamanya, Shizuka Minamoto, yang ternyata adalah perempuan yang akan ia nikahi jika masa depannya berhasil diubah.

Namun, usaha Nobita justru sering berujung kekacauan dan membuat Shizuka semakin dekat dengan Dekisugi, siswa pintar yang nyaris sempurna. Di tengah rasa minder dan pengorbanan demi kebahagiaan Shizuka, Nobita mulai belajar tentang ketulusan, keberanian, dan arti melepaskan.

Serangkaian perjalanan waktu mempertemukannya dengan versi dewasa dirinya sendiri, hingga Nobita akhirnya mengetahui bahwa Shizuka memang ditakdirkan menjadi istrinya dan telah menerima lamarannya di masa depan. Dengan keyakinan baru, Nobita kembali ke masa kini dan bertekad membuktikan bahwa ia mampu membuat Shizuka bahagia dengan caranya sendiri.