Không thể chịu được cái nóng giữa mùa hè, Doraemon chở Nobita và các bạn đến một tảng băng trôi khổng lồ ở Nam Thái Bình Dương. Trong khi tạo ra một công viên giải trí với công cụ bí mật "Ice-working Iron", cả nhóm tìm thấy một chiếc nhẫn vàng bí ẩn trong băng. Khi xem xét kỹ hơn, họ xác định rằng chiếc nhẫn đã được chôn cất ở Nam Cực cách đây 100.000 năm - trước khi con người có thể sinh sống ở đó. Doraemon và những người bạn đến Nam Cực để tìm kiếm chủ nhân của chiếc nhẫn và bắt gặp đống đổ nát của một thành phố khổng lồ bị chôn vùi trong băng. Sử dụng Vành đai thời gian của Doraemon, cả nhóm du hành trở lại 100.000 năm trước và gặp gỡ cô gái trẻ Kara có liên hệ với chiếc nhẫn bí ẩn. Nhưng bây giờ cả nhóm phải chiến đấu để sinh tồn khi Doraemon phải đối mặt với cuộc khủng hoảng đóng băng toàn bộ Trái đất.