大人や社会への不満を感じていたのび太、ジャイアン、スネ夫、しずかの４人は、ドラえもんに頼んで、『タイムマシン』で石器時代へ向かうことに。石器時代なら、学校も宿題もなく、好きな場所で思いきり遊ぶことができると考えたのだ。 石器時代に到着した一行は、山のふもとにあるホテルに向かう。ドラえもんによると、タイムマシンで旅行を楽しむ人々のために、さまざまな時代にホテルがあるのだという。 たどり着いたホテルは、見た目は洞くつだが、床には土のように見えるじゅうたんが敷かれていたり、岩に見えるクッションが置かれており、のび太たちはビックリ！ ５人はホテルにあった石器時代のファッションに着がえると、マンモスに乗って外出。石器時代を楽しむことに。 すると突然、ホテルのある山が大噴火！ みんな急いでホテルに戻ろうとするが、火山灰や岩に行く手を阻まれ、ホテルの入口も溶岩でふさがれてしまう。しかも、「原始人みたいに暮らしてみたいから、ポケットは置いていって」と言われたドラえもんは“四次元ポケット”を取り外していて…！？