Incapaz de suportar o calor do verão, Doraemon transporta Nobita e seus amigos para um enorme iceberg flutuando no Pacífico Sul. Ao criar um parque de diversões com a ferramenta secreta "Ice Working Iron", o grupo encontra um misterioso anel dourado no gelo. Após um exame mais aprofundado, eles determinam que o anel foi enterrado na Antártida 100.000 anos atrás, antes que as pessoas pudessem viver lá. Doraemon e seus amigos vão para a Antártida em busca do dono do anel e encontram as ruínas de uma grande cidade enterrada no gelo. Usando o cinto do tempo de Doraemon, o grupo volta 100.000 anos e conhece a jovem Kara, que está conectada ao anel misterioso. Mas agora o grupo deve lutar para sobreviver enquanto Doraemon enfrenta a crise do congelamento de toda a Terra.