Tras leer las historias de Sherlock Holmes, Nobita decide convertirse en detective. Para ayudarlo en su nuevo empeño, Doraemon le proporciona una serie de inventos del futuro. Con estas herramientas, Nobita intenta resolver varios "misterios" cotidianos, a menudo con resultados cómicos o inesperados, demostrando su entusiasmo por emular al famoso detective, aunque con su habitual torpeza.