«Stand by Me Doraemon 2» بار دیگر نوبیتا و دورائمون را در داستانی قرار می‌دهد که گذشته، آینده و خانواده را به هم پیوند می‌زند. نوبیتا پس از یاد کردن از مادربزرگ مهربانش، با کمک ماشین زمان به دوران کودکی بازمی‌گردد تا دوباره او را ببیند. مادربزرگ آرزو می‌کند روزی عروس نوبیتا را ملاقات کند و همین خواسته باعث می‌شود سفر زمانی به آینده و مراسم ازدواج نوبیتا و شیزوکا کشیده شود. اما نسخه بزرگسال نوبیتا در لحظه‌ای حساس از مسئولیت می‌ترسد و ناپدید می‌شود، بنابراین نوبیتای کودک و دورائمون باید بفهمند چه اتفاقی افتاده و مانع خراب شدن آینده شوند. فیلم کمدی و ابزارهای علمی‌تخیلی مجموعه را با موضوع‌هایی عاطفی‌تر مانند فقدان، خاطره و ترس از بزرگ شدن ترکیب می‌کند. سفر در زمان به نوبیتا اجازه می‌دهد خودش را در سنین مختلف ببیند و بفهمد آینده تنها نتیجه شانس نیست. مرکز احساسی داستان، پیوند او با مادربزرگ و شیزوکا است؛ دو رابطه‌ای که در دو سوی زمان به او یادآوری می‌کنند چرا باید مسئولیت زندگی آینده‌اش را بپذیرد.