Muốn tìm cho ra [[Tôn Ngộ Không]], NôbitaNobita và các bạn đã quay trở về quá khứ tại [[Trung Quốc]] năm 630. Ở đó, họ chỉ gặp được [[Huyền Trang|Đường Tam Tạng]] còn Tôn Ngộ Không chỉ là nhân vật tưởng tượng. Để lấy danh dự với các bạn, NôbitaNobita đã nhờ ĐôrêmonDoraemon cải trang cậu thành nhân vật Tôn Khộ Không ảo trong ''Cỗ máy người hùng'', nhưng kế hoạch bị bại lộ. ChaienJaian, XêkôSuneo và XukaShizuka trở về và được tự do sử dụng ''cỗ máy người hùng''. Sáng hôm sau, khi NôbitaNobita đến trường, cậu nhận ra rằng chỉ có ChaienJaian, XêkôSuneo, XukaShizuka và mình không thay đổi, còn các bạn trong lớp kể cả thầy giáo đều biến thành yêu quái. Khi về nhà, NôbitaNobita biết rằng ĐôrêmonDoraemon đã quên không đóng nắp ''cỗ máy người hùng'', hậu quả là các yêu quái trong đó đã trốn ra và gây náo loạn thế giới thực. Nhóm bạn ĐôrêmonDoraemon phải biến thành các nhân vật trong [[Tây du ký|Tây du kí]] và trở về thời [[nhà Đường]] để đánh đuổi yêu quái.
Khi vừa đến nơi họ lại gặp [[Huyền Trang|Đường Tăng]] và cậu bé Lâm Linh đang bị hai tên yêu quái là Kim Giác và Ngân Giác đuổi bắt. ĐôrêmonDoraemon nhanh chóng thu phục được Kim Giác, còn Ngân Giác chạy thoát. Nhóm bạn chia tay Đường Tăng. Sau khi qua đêm trên sa mạc, sáng hôm sau NôbitaNobita đi thám thính khu vực xung quanh và tìm được Hoả Diệm Sơn - nơi trú ngụ của bọn yêu quái - nhưng cậu bị La Sát Bà Bà dùng quạt Ba Tiêu thổi bay đi và tình cơ rơi xuống trước mặt Linh Lâm. NôbitaNobita mới biết rằng sư phụ Đường Tăng bị bọn yêu quái bắt đi lần nữa.
Trong khi đó, ĐôrêmonDoraemon, ChaienJaian, XêkôSuneo đã thu phục được Ngân Giác nhưng XukaShizuka thì bị yêu quái bắt đi (do nhầm lẫn với Đường Tăng). Nhóm bạn gặp lại nhau và tiến về Hoả Diệm Sơn, nhưng khi vừa qua khỏi bức màn lửa giả thì ngay lập tức họ sập bẫy của La Sát Bà Bà và bị bắt. Lúc đó họ mới biết Lâm Linh chính là gián điệp của lũ yêu quái. May mắn thay khi ĐôrêmonDoraemon chuẩn bị bị Ngưu Ma Vương ăn thịt thì ĐôrêmiDoraemi xuất hiện, giải cứu cho ông anh và các bạn. Một trận chiến ác liệt diễn ra, NôbitaNobita hoá lớn gậy như ý giáng cho Ngưu Ma Vương một đòn chí mạng. Các yêu quái lần lượt tan rã và mất hết phép thuật, La Sát Bà Bà bị rơi xuống biển lửa. Nhóm bạn nhanh chóng thoát ra ngay khi ngọn núi chuẩn bị nổ tung. Lâm Linh cải tà qui chánh theo hầu Đường Tăng đến [[Ấn Độ|Thiên Trúc]] thỉnh kinh. Khi nhóm bạn trở về thế giới thực và mọi người đều thoát khỏi nạn yêu quái cũng là lúc hết truyện.
