夏休みの最後の日、のび太は「どこかに出かけて、何か面白いことをしたい」とドラえもんにお願いしました。ドラえもんは『おざしきつりぼり』と『手ばり』を取り出し、南の海で釣りをして出かけたことにしようと提案します。釣りをしていると、のび太の手ばりに反応がありました。しかし、釣れたのはなぜかゴツゴツした岩でした。何かの化石かもしれないと考え、『タイムふろしき』で包んで時間を戻してみると、現れたのは不思議なデザインのオカリナでした。のび太がそのオカリナを吹き始めると、おざしきつりぼりの水面から大きなクジラが飛び出してきました！ ドラえもんは『スモールライト』でクジラを小さくし、『ペット用えさ』を取り出します。のび太がエサを握って食べさせると、クジラはのび太になつき、空中を泳ぎ始めます。その後、のび太が釣ったオカリナは、52ヘルツという特殊な音波を出していることがわかります。その話を聞いたスネ夫は、普通のクジラは15～20ヘルツの声で会話するため、他のクジラと会話することができない、52ヘルツで鳴く“世界一孤独なクジラ”の話を始めます。ということは、このオカリナに反応したクジラは、その世界一孤独なクジラなのか…さらに、このオカリナはなんと7000年も前に作られたものでした…。そんな大昔に、なぜそんな特殊なオカリナが作られたのか？ のび太たちはクジラとともに、『タイムマシン』で7000年前の、のび太がオカリナを釣り上げた南太平洋へと向かいます。すると、なんとそこには7000年後の現代には無い、しかも人間の住む文明の発達した島がありました！ 島に上陸したのび太たちは、あることからその島に住む少年・ピトと少女・ナーナと知り合い、ピトこそがのび太が手にしていたオカリナの持ち主だと知ります。そして、クジラはゴニーと言い、ピトの大切な友だちでした。なぜゴニーは7000年後に来たのか？ なぜこの島はこんなに文明が発達し、なぜ無くなってしまったのか…？ ドラえもんがその謎に近づいた矢先、島に最大の危機が…！？ ピトと力を合わせ、その危機に立ち向かうのび太たち。果たして、危機を乗り越えることはできるのか！？ 南の島を舞台に、のび太たちの大冒険が始まります…！