ジャイアン、スネ夫と釣りに来たのび太は、カメラのシャッターを押そうとしてバランスをくずし、転倒してしまう。その瞬間にシャッターを押してしまったのか、カメラのモニターには見たことのない動物が写っていた。スネ夫が知り合いの新聞記者に確認したところ、その動物は、いまでは絶滅（ぜつめつ）したと言われる“ニホンカワウソ”ではないかという。このスクープに新聞社は大さわぎで、記者たちが取材にやってくることに。 それを聞いたドラえもんは、本当にニホンカワウソだったのかを確かめるため、のび太を連れて『タイムマシン』で江戸時代へ！江戸時代の川では水量が多く自然も豊かで、のび太が撮影したのと同じニホンカワウソを多数見つけることができた。ところが、そのうちの1匹がタイムマシンの穴の中に入り込んでしまう…！ 記者たちが来る前に、迷子のニホンカワウソを捕まえて、江戸時代にいる仲間たちのもとに戻してあげなければ…。現代に戻ったドラえもんとのび太は『動物セット』を使ってカワウソに変身し、迷い込んだニホンカワウソを捜すが…！？