《哆啦A梦大雄与龙骑士》从大雄和小夫围绕“恐龙是否已经完全灭绝”的争论开始。大雄坚信恐龙仍然存在，却被小夫用科学且合理的论据彻底驳倒，只好向哆啦A梦求助。然而，当大雄使用哆啦A梦的道具“OX占卜”询问“地球上是否还有活着的恐龙”时，得到的却是否定答案。
为了藏起大雄考了零分的试卷，大雄和哆啦A梦利用寻找地下空洞的道具，意外发现了一片宽阔的地下空间，并把那里改造成大家的游乐场。与此同时，小夫却接连在河川、自家后院以及地下空间目击恐龙，因无法弄清真相而烦恼不已。为了查明事情的原委，他带着摄影机再次进入地下，却从此失去了踪迹。
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