Trong lúc Doraemon đang ngủ thì bị một người bí ẩn lấy đi chiếc chuông đeo cổ. Bằng "Bộ đồ nghề thám tử Sherlock Holme" của Doraemon, Nobita đã phát hiện ra người lấy chiếc chuông của Doraemon có tên là Deluxe và nơi hắn cất giấu chiếc chuông được chỉ định là Viện Bảo Tàng Bảo Bối thế kỉ XXII. Phần vì muốn giúp Doraemon lấy lại chuông, phần vì muốn được tham quan bảo tàng nên nhóm bạn Shizuka, Suneo và Jaian cũng đi theo (trên đường đi thì nhóm phát hiện ra là nếu không có chuông, Doraemon sẽ trở thành một chú mèo bình thường như bao con mèo khác). Đến nơi nhóm bạn được Viện trưởng bảo tàng Ficus và Kurt hướng dẫn tham quan bảo tàng. Và nhóm bạn phát hiện ra nơi đây có điều gì đó bí ẩn khi biết được hành động kì lạ của Viện trưởng Ficus và chỗ ẩn náu của hai ông cháu tiến sĩ Peppler. Sau đó nhóm bạn đã vô tình bị kéo vào cuộc điều tra vụ cướp tại bảo tàng bảo bối.
Kể từ đó, nhóm bạn Nobita đã liên tiếp gặp nhiều rắc rối từ phi vụ của siêu trộm Deluxe. Cuối cùng, thám tử lừng danh Nobita đã tìm ra chiếc chìa khóa giải quyết mọi bí ẩn về bảo tàng tương lai này và tìm ra tên trộm đã lấy chiếc chuông của Doraemon. Nhóm bạn và thanh tra Mastard đã biết được những hành động kì lạ của viện trưởng Ficus đều do tiền tiết kiệm của ông, kẻ ăn cắp vặt trong bảo tàng chính là Ginger, cháu tiến sĩ Peppler. Chính Kurt đã lấy trộm chuông của Doraemon và 5 bảo bối khác trong bảo tàng để lấy các vi mạch được cất giấu trong đó nhằm âm mưu biến kim loại gốc (thành phần chính để sản xuất bảo bối ở tương lai, do tiến sĩ Hartmann, ông nội Kurt, phát hiện) thành kim loại Peppler nhưng không thành, thay vào đó là Mặt Trời nhân tạo dần biến thành Sao khổng lồ đỏ (Sự cố này đã từng xảy ra do tiến sĩ Peppler lỡ tay gây ra trong lúc ngiên cứu với tiến sĩ Hartmann và ông đã bị trục xuất). Sự cố được giải quyết, hai ông cháu tiến sĩ Peppler đã tẩu thoát. Kết thúc câu chuyện là một cảnh rất đẹp: Nobita tìm ra chiếc chuông và trao lại cho Doraemon. Từ đó đã giải thích vì sao chiếc chuông của Doraemon lại quan trọng đến như thế.
Tập phim này còn cho biết quá trình hình thành và phát triển của các bảo bối trong loạt phim Doraemon, đồng thời còn xuất hiện nhiều loại bảo bối khác.
