ママの知り合いが子どもを連れて家に遊びにくる。まだ小さい弟と遊んであげるお兄ちゃんを見たママは、「うちの子なんて、わがままであまえんぼうでいくじなしで…」などと言い、のび太はくやしくてたまらない。 弟を連れてくれば自分だっていくらでもかわいがると言い出したのび太だったが、かつて暗いトンネルを通って、だれかにどこかに連れて行かれたことを思い出す。それは、のび太自身が『タイムマシン』に乗って、小さいころののび太を連れてきたのだった…! さっそく、タイムマシンで3才の自分を連れてきたのび太は、いっしょに遊ぶことに。兄弟のようになかよく遊ぶ二人を見たママは、最近、物わすれが多くて記憶力に自信がなくなっていた上に、ドラえもんから「自分の子どもの顔をわすれたの?」と言われ、大混乱。自分には二人の子どもがいるのだと思いはじめて…!? 一方、3才ののび太を連れて外へと遊びに出たのび太は、3才ののび太にふり回されつつも、楽しい時間をすごすが…!?