Incapaz de soportar el calor del verano, Doraemon transporta a Nobita y sus amigos a un enorme iceberg que flota en el Pacífico Sur. Al crear un parque de diversiones con la herramienta secreta "Hierro que hace 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 vivir 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 100.000 años atrás y se encuentra con la joven Kara, que está conectada al misterioso anillo. Pero ahora el grupo debe luchar por sobrevivir mientras Doraemon enfrenta la crisis de la congelación de toda la Tierra.