Un ladrón experimentado ha robado el cascabel a Doraemon. Para encontrarlo, el gato cósmico le dará a Nobita un traje de detective a lo Sherlock Holmes. Reuniendo las pistas que se le presentan, acabará junto con sus amigos en el museo del futuro donde conocerá a personajes de todo tipo que le ayudarán a desentrañar el secreto del robo.