在中部美洲统治着玛雅王国的女王被邪恶女巫拉蒂娜施了诅咒,就此陷入永眠,在女王苏醒前,王国由迪奥王子统治。大雄和他的朋友们用哆啦A梦的道具在排练话剧,排练结束后,胖虎抢走这件道具,并以此练习演唱会。为了取回道具,哆啦A梦用时光洞穴连接了大雄的房间和胖虎的房间,气愤的胖虎和大雄扭打,并扰乱了时光洞穴的设置,导致玛雅森林某棵树的树洞和大雄的房间相连。迪奥的宠物宝宝穿过洞穴,咬走大雄的零分考卷,大雄追着它来到玛雅王国,遇见和自己长相相同的迪奥。大雄被玛雅士兵以为是迪奥,并带回宫殿中,让大雄享受了尊荣待遇。之后大雄提议两人交换身分,迪奥对日本科技很感兴趣,认为这或许有助于击倒拉蒂娜,便答应提议。在玛雅王国,大雄友善的个性让百姓都感到吃惊,他用翻花绳博得孩子们的欢心,但也感受到不少文化冲击。在王国居民献上活人祭品,想借此对抗拉蒂娜的诅咒所造成的干旱时,大雄用哆啦A梦的道具降下大雨,让众人惊叹不已。迪奥的儿时玩伴红红重新爱上了「迪奥」,并送他自己手做的项链;而在日本,迪奥的傲慢性格让大家都感到很不满,哆啦A梦只好公开交换身分一事,并和静香、胖虎及小夫一起返回玛雅王国。为了避免和迪奥混淆,大雄被迫换上女装。胖虎拜红红的父亲,即迪奥的棒术教练伊西曼为师。大雄帮迪奥在球赛中获胜。大雄和朋友们离开后,红红把自己的翻花绳作品给迪奥看,但迪奥不屑一顾,红红伤心地跑开了,而迪奥想起静香在自己冒充大雄时对自己的责骂,便追上去想道歉。当红红在河边哭泣时,拉蒂娜派手下绑走红红,并命令迪奥只身来自己的黑暗神殿。次日,大雄等人知情后和伊西曼一起前去救出红红...
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