九月三日，不但是哆啦A梦的生日，也是所有同期出厂机器猫的生日。在未来世界街上，到处都可以看得到家人和机器猫相处的温馨画面。而世修和哆啦美正在想要送什么礼物比较好，当然也好奇大雄今年会送什么礼物。然而就在哆啦美挑礼物时，意外发生了有时候，一个微笑，比千言万语还要动人。
　　空中一群著狗装的人，在交通工具上朝每一只机器猫射毒气。机器猫会被毒气吸引在地上喵喵叫，狗装人便趁机将机器猫掳走。正不知怎么回事的世修，也眼看着哆啦美被抓走。大街一阵混乱时，管理机器人的机器人管理协会发表了通知，说原来大家使用的“猫型机器人”是瑕疵品要全面回收，至于替代品“狗型机器人”会尽快送到各个家庭。
　　此时机器人管理协会正看着这一幕，其后DG公司的董事长达克斯来电说明机器猫的回收状况。而关于机器人管理协会要这么做的理由，长老无奈地看着萤幕……
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　　大雄又因为暑假作业全错被老师留下来了，这件事很快地就经由胖虎和小夫的嘴巴让正在屋顶上和小咪等猫过生日的哆啦A梦知道了。哆啦A梦觉得无奈又无助，但马上就决定要让自己振作起来以继续照顾大雄。就在他以充满爱心和阳光的声音打开房间门时，他看到了大雄……和一只狗？而且大雄在狗的指导下专心且努力写作业？
　　原来这只狗是一只“狗型机器人”，名叫汪德福，是大雄回家时看到的，以为是哆啦A梦的道具。哆啦A梦马上把他视为敌人，跟他比自己身体的特色（不过都输）。神奇的是，在如此纷扰的环境下，大雄竟专心地写功课。哆啦A梦“教育”大雄“功课要自己写才对”，大雄这时抬起头来：“我正在自己专心写啊！我现在很忙！”
　　这时大雄想起今天是哆啦A梦的生日。“喏！拿去！”大雄头也不抬，把“礼物”推到哆啦A梦前。哆啦A梦问那是什么，大雄说：“看了不就知道了。”当然还是头也不抬。如此无情的反应让哆啦A梦感到难过，加上最后汪得福创造一个隐秘空间让大雄专心写作业，哆啦A梦觉得大雄离开他了，气得想要绝交，并大喊：“珍惜一下你的朋友好吗？”可惜，在空间里的大雄，是听不到的。
　　生日，应该要过得开心，怎么会变成这种结果？哆啦A梦还在难过时，浑身是伤的帕瓦A梦突然带着两只其它的机器猫要到大雄家避难。哆啦A梦因此才知道未来发生“用机器狗来汰换掉机器猫”的事，然而问了原因，帕瓦A梦突然欲言又止，最后无奈地指了大雄。这时，补猫大队的人追到二十世纪，在一阵混战后，哆啦A梦等四只幸存的机器猫脱身。脱身前，哆啦A仅梦还心疼地看了大雄，不过大雄无法知道。
　　四人逃到后山，帕瓦A梦才拿出从机器人管理协会得到的资料，说明了汰换猫型机器人的原因：该份资料为研究猫型机器人效果的报告，报告显示，一位二十世纪的男孩（野比大雄）在得到猫型机器人的协助后，程度仍严重落后，不是过度睡眠就是成绩极差，未获得任何改善。由这个例子来看，猫型机器人对于儿童的教育是没有用的，是瑕疵品。然而，上面这份报告的研究提供者是“DG公司”，也就是制造狗型机器人的公司。
　　事实上DG公司要汰换掉猫型机器人是为了行销自家的狗型机器人，以大赚一笔。而被抓的机器猫们被关在一个地牢，在那里无法使用任意门、穿透环等可以瞬间移动的道具，而空气砲也因威力太弱起不了作用。在牢里的机器猫们只能等著被碎掉。
　　至于在二十世纪仅存的四只机器猫，帕瓦A梦看着各家慢慢习惯机器狗，感叹社会上已经没有机器猫的容身之处。然而哆啦A梦觉得：自己都呛大雄“要珍惜自己的朋友”，现在所有机器猫都受害，自己就要以身作则，主动协助。最后他们决定利用“时光皮带”到未来去。
　　披上隐形披风后，原本一切进展顺利，只差不能用会发出声音的竹蜻蜓。想不到最后要攀上DG总部时，哆啦A梦被老鼠吓到，披风飞掉，行迹败露。经过一场大战，除了哆啦A梦被帕瓦A梦用芭蕉扇扫离而幸存外，其它三只都被抓到地牢里。
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　　看到被丢在地上的“礼物”，大雄还在疑惑为何哆啦A梦不喜欢。此时世修在去DG总部交涉失败后来找大雄了。用了狗骨头引开汪得福，大雄跟着世修到了机器人管理协会。
　　狗型机器人对“目标”的“忠诚”度可以说是非常强烈。在汪得福看了大雄要给哆啦A梦的礼物后，就揹著作业和桌子到未来找大雄完成功课了。大雄难过地说现在写作业不是最重要的，汪得福便拿起“礼物”说：“你是不是想取回重要的东西？”
　　在大雄以“任务完成就写功课”的约定交换后，汪得福便协助大雄和世修“硬闯”管理协会。到了会场外，汪得福和世修留下来阻挡警卫，留下大雄一个人去见长老。
　　大雄表明想请协会释放哆啦A梦他们，协会便放了大雄考零分、大雄睡觉、大雄被老师骂等图片，并说明“因为你这样让有人证明机器猫是个性能低下的机器人，不配作育儿机器人”。大雄起先非常生气，最后自己越骂越心虚。
　　长老决定给大雄一个机会：让大雄跟一个机器人比赛，这个机器人的智能设定在大雄年龄的普通水准。大雄自己都觉得一定会输，然而他看到哆啦A梦安慰他的照片后，决定为了哆啦A梦硬著头皮上场。
　　DG公司的董事长觉得让大家亲眼目睹大雄的笨可以加速狗型机器人的行销，因此便偷偷将比赛实况转播到全国。此外，仅存的机器猫——哆啦A梦，也在爬DG总部高塔时看到这一幕。
　　想当然尔，大雄每题都输，包括最后的“体育题”。有家长看了直说“果然机器狗比较好”，但转折也出现在这一题。
　　这是最后的机会，考的是六层跳箱。大雄第一次当然跳不过，但他要求再跳一次。再不过、再一次、再不过、再一次。协会长老都在勤阻了，但大雄“为了哆啦A梦再多次也要跳”。
　　受到感动的哆啦A梦，顾不得戴石头帽要放低音量，大声为大雄加油，引来监视器的注意。
　　“因为，哆啦A梦是我最重要的朋友！”
　　此话一出，大雄跳过了。
　　虽然落地时姿式差劲，但他还是跳过六层跳箱。
　　全国观众为大雄喝采。
　　哆啦A梦也为大雄（不小心）脱下了石头帽（所以被抓走了）。
　　只有DG公司，仍为了“满分一百大雄只有2分”的事来宣传猫型机器人的无能和狗型机器人的产品。
　　管理协会的长老不满DG公司董事长擅自广播测验内容，这时汪得福和世修送了东西要给管理协会的委员和长老看。没想到是大雄的暑假作业！正如老师所批阅，本本零分，让大雄羞得抬不起头来。
　　只有长老，在看了他拿到的那一本后，宣布：停止汰换计画。
　　原来长老拿到的，是图画日记，而这本，就是当初大雄要给哆啦A梦的礼物。里面画的全都是大雄和哆啦A梦的点点滴滴，虽然画的不好，却很仔细、很真实。
　　“既然都要画了，就为哆啦A梦画吧！”
　　大雄坦言，当初在画这本，就是这样的想法。
　　虽然大雄没有极大长进，但会想到哆啦A梦，表示大雄已经把他当成一家人了。
　　其它机器猫，应该也被当成家人了，这是过去所忽略的面向。
　　而且，大雄的暑假作业都是零分。
　　但只有这本图画日记，一千分。
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　　这样的转变让DG公司的董事长非常不高兴，他不管机器人管理协会的命令，直接按下启动钮来粉碎地牢里的机器猫！此时，DG总部外有一大群人抗议，要求DG公司把把机器猫还给大家，这让被抓的哆啦A梦大为感动。
　　其后哆啦A梦被汪得福救了出来，四人便直接进攻DG总部。哆啦A梦好奇为何汪得福要帮猫，汪德福只说因为自己也是育儿机器人。在哆啦A梦、汪得福的“合作”下，DG总部被攻破。而地牢中，帕瓦A梦相信奇蹟会出现，叫大家用力抵抗粉碎机。
　　汪德福到了操作机前，按下按钮，粉碎停止了。
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　　机器人管理协会为了表达歉意，举办了一场宴会。宴会中，又可以看到白天大家和机器猫和乐相处的场景。至于机器狗，管理协会将妥善安置，让他们也有个家。
　　DG董事长也被警方逮捕了。
　　在会场的一角，大雄又把礼物送给哆啦A梦。
　　以正眼相对，两手拿礼的方式，诚心地将礼物送到哆啦A梦手上。
　　哆啦A梦看了大为感动，准备要抱住大雄表达谢意——
　　大雄好像忘了他有个约定。扑空的哆啦A梦回过神，只见汪得福摆好桌子和作业，准备“监视”大雄写作业。大雄哭着求哆啦A梦，哆啦A梦只笑着说：“加油！”