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...