故事主要讲述了哆啦A梦的诞生过程。2112年9月3日，哆啦A梦诞生于日本东京松芝工厂，它是作为批量生产、用于照顾小孩子的猫型机器人。彼时，哆啦A梦身体呈蛋黄色，声音音调较高，还有着尖形耳朵。生产时，时空巡逻队正在追逐一名罪犯，他们在穿越时空隧道时，不巧打掉了正在生产中的哆啦A梦的一颗螺丝，于是有了具有独特性格的哆啦A梦。 生产完成后，哆啦A梦到机器人学校学习，期间它表现很差，被列为不合格的机器人。又因其性格古怪，有趋向于存在智慧的表现，最终被判定为需要销毁的机器人。在即将被送进焚化炉销毁时，猫型舞女机器人罗啦咪子正好游荡至此，将哆啦A梦救了出来。罗啦咪子给哆啦A梦吃了第一次铜锣烧，剧情暗示罗啦咪子是哆啦A梦的初恋，而铜锣烧正是哆啦A梦初恋的味道。 之后，他们一起参加电视台的非全新机器人领养节目，罗啦咪子和哆啦A梦分别被认养，哆啦A梦被还是婴儿的野比世修选中。哆啦A梦睡觉时，耳朵被机器老鼠咬坏，被送到医院治疗，机器人医生不小心把它的耳朵去除了。加上被罗啦咪子取笑，又误喝了悲剧口服液，哆啦A梦哭了三天三夜，泪水将它浸没，最后被妹妹哆啦美救出。然而，哆啦A梦身上的黄色被泪水洗掉，变成了蓝色，声音也变得有些嘶哑。 看到野比世修家境不好，很大程度是因为他的高祖父野比大雄从前软弱无力、欠债巨额，哆啦A梦决心返回20世纪帮助大雄，《哆啦A梦》的主要故事也由此展开。原作者藤子·F·不二雄此前也创作过有关哆啦A梦诞生的短篇，在创作出这部电影后，宣布“此电影中的设定版本为哆啦A梦诞生过程的决定版本”，随后的大山版动画一直沿用该设定，不过水田版情况不明。