Setelah mengenang mendiang neneknya, Nobita Nobi ingin bertemu dengannya lagi dan meminta Doraemon untuk mengembalikan mereka ke masa lalu. Setelah reuni yang sehat dari keduanya, nenek Nobita mengaku bahwa dia berharap untuk bertemu calon pengantinnya. Nobita menerima permintaannya karena cinta berbakti dan dengan cepat mengacak ke dalam mesin waktu saat dia dan Doraemon melakukan perjalanan ke masa depan.
Namun, ketika keduanya pergi ke hari pernikahan Nobita, mereka menemukan bahwa masa depan Nobita hilang dari upacara! Bertekad untuk memperbaiki keadaan, Doraemon dan Nobita memulai misi untuk mencari diri Nobita di masa depan dan mendorongnya untuk menemukan kebahagiaan yang pantas dia dapatkan.
Stand By Me Doraemon 2 direncanakan tayang di bioskop Jepang pada 7 Agustus 2020. Namun, karena pandemi COVID-19, film tersebut ditunda hingga 22 November 2020.
