夏休み最後の日、「どこかに出かけて、何かおもしろいことをしたい」とのび太にたのまれたドラえもんは、『おざしきつりぼり』と『手ばり』を取り出す。南の海でつりをして出かけたことにしようと、二人がつりをしていると、のび太の手ばりが反応。ところが、つれたのはなぜかゴツゴツとした岩だった。
何かの化石かもしれないと『タイムふろしき』で包んで时间を戻してみたところ、现れたのはふしぎなデザインのァ～リナ。のび太がそのァ～リナを吹き始めたところ、おざしきつりぼりの水面から、なんと大きなクジラが飞び出してきた！ ドラえもんは『スモールライト』でクジラを小さくし、『ペット用えさ』を取り出す。のび太がエサをにぎって食べさせると、クジラはのび太になつき、空中を泳ぎ始める。
その後、のび太がつったァ～リナは、５２ヘルツという特殊（とくしゅ）な音波を出していることがわかる。その话を闻いたスネ夫は、ふつうのクジラは１５～２０ヘルツの声で会话するため、ほかのクジラと会话することができない、５２ヘルツで鸣く“世界一孤独（こどく）なクジラ”の话を始める。ということは、このァ～リナに反応したクジラは、その世界一孤独なクジラなのか…さらに、このァ～リナはなんと７千年も前に作られたものだった…。そんな大昔に、なぜそんな特殊なァ～リナが作られたのか？ のび太たちはクジラとともに、『タイムマシン』で７千年前の、のび太がァ～リナを钓り上げた南太平洋へと向かう。
すると、なんとそこには７千年後の现代には无い、しかも人间の住む文明の発达した岛があった！ 岛に上陆したのび太たちは、あることからその岛に住む少年?ピトと少女?ナーナと知り合い、ピトこそがのび太が手にしていたァ～リナの持ち主だと知る。そして、クジラはゴニーと言い、ピトの大切な友だちだった。
なぜゴニーは７千年後に来たのか？ なぜこの岛はこんなに文明が発达し、なぜ无くなってしまったのか…？ ドラえもんがその谜（なぞ）に近づいた矢先、岛に最大の危机（きき）が…！？ ピトと力を合わせ、その危机に立ち向かうのび太たち。はたして、危机を乗り越えることはできるのか！？ 南の岛を舞台に、のび太たちの大冒険が始まる…！
