한여름의 더위를 참지 못한 진구 일행은 남극에 있는 거대한 빙산으로 향한다. 비밀도구 얼음 세공기로 유원지를 만들고 있던 진구 일행은 얼어있는 이상한 팔찌를 발견하게 된다. 알아본 결과, 이 팔찌가 얼음에 묻힌 시기는 사람이 살고 있을 리가 없는 10만 년 전의 남극이었다! 팔찌의 주인을 찾기 위해 남극으로 향하는 도라에몽 일행. 그 전에 얼음 안에 갇혔던 거대한 도시 유적이 모습을 드러낸다. "10만 년 전으로 가서 분실물을 돌려주자!" 비밀도구 타임 벨트로 10만 년 전으로 향하는 도라에몽 일행. 그리고 얼어버린 자신들의 별을 구하기 위해 우주를 여행하고 팔찌의 수수께끼를 쫓고 있는 소녀인 카라와 햣코이 박사를 만난다. 그리고 팔찌를 둘러싸고 도라에몽 일행은 지구가 얼어버릴 수도 있는 위기에 직면하게 된다.