ドラえもん ぼく、桃太郎のなんなのさ

夏休みの宿題で、のび太は町の歴史を調べることになった。ドラえもんと一緒に「タイムカメラ」という道具を使って、様々な時代の町の風景を写真に収めていく。すると、最後に撮った写真には、なんと日本の昔話の英雄、桃太郎が宝物を積んだ荷車を引いている姿が写っていた。

その後、のび太のママは外国人と出会い、その外国人は侍の格好をした人物の小さな写真を見せる。その写真はまるで写真のようで、写っている人物は桃太郎にそっくりだった。外国人は先祖からこの写真を受け継ぎ、その起源の真実を知るために日本へやってきたのだという。

桃太郎は実在の人物だったのではないかと考え始めたのび太は、ドラえもん、しずか、武（ジャイアン）、スネ夫と共に、日本の過去へとタイムスリップし、桃太郎の謎を解き明かそうとする。