Incapaz de soportar el calor del verano, Doraemon transporta a Nobita y sus amigos a un enorme iceberg que flota en el Pacífico Sur. Mientras crea un parque de atracciones con la herramienta secreta "Hierro para trabajar el hielo", el grupo encuentra un misterioso anillo dorado en el hielo. Tras un examen más detenido, determinan que el anillo fue enterrado en la Antártida hace 100.000 años, antes de que la gente pudiera haber vivido allí. Doraemon y sus amigos se dirigen a la Antártida en busca del dueño del anillo y se encuentran con las ruinas de una gran ciudad enterrada en el hielo. Usando el cinturón de tiempo de Doraemon, el grupo viaja hace 100.000 años y conoce a la joven Kara, que está conectada al misterioso anillo. Pero ahora el grupo debe luchar por sobrevivir mientras Doraemon se enfrenta a la crisis del congelamiento de toda la Tierra.