Phim Doraemon: Đôi Bạn Thân Phần 2 là câu chuyện kể về sự việc Doraemon, chú mèo máy đến từ thế kỷ 22. Vào ngày nay khi Doraemon và Nobita ở cùng nhau, Nobita tìm thấy một con gấu bông trong phòng. Đó là một món đồ kỉ niệm đã được may lại bởi bà nội cậu đã qua đời khi cậu lên mẫu giáo. Nobita, người nhớ đến bà của mình và không còn ngừng khóc, muốn gặp lại bà bằng cỗ máy thời gian. Doraemon phản đối, nhưng khởi hành đến quá khứ, nơi Nobita mới lên 3, với điều kiện cậu phải trở lại ngay khi nhìn...

Khi "người vay mượn" nhỏ bé tên Arrietty kết bạn với cậu nhóc to lớn hơn cô gấp nhiều lần, cô cũng phải bảo vệ gia đình mình trước những người khổng lồ cao chót vót.