哆啦A梦的铃铛被一个自称「怪盗DX」的神秘人物趁夜偷走了,这让大雄和朋友们陷入了困惑。为了寻找线索,大雄使用了哆啦A梦提供的「联想式推理放大镜」,竟然发现了一艘奇异的飞行船,声称是通往「秘密道具博物馆」的入口。这个博物馆据传收藏了各种神秘的未来道具,而大雄和朋友们决定跟随飞行船前往博物馆一探究竟。在博物馆中,他们遇到了一位严厉的守护者——铜机器人,他警告他们未经允许不得进入。与此同时,怪盗DX的真实身份逐渐浮出水面,原来他是为了制造时光机而偷取铃铛,企图利用博物馆中的时光机技术达成目的。经过一番冒险和推理,大雄和朋友们最终揭露了怪盗的阴谋,并成功阻止了他,铃铛也得以归还。