Bộ phim Doraemon Movie 09: Nobita Tây Du Kí xoay quanh cuộc phiêu lưu của Nobita và các bạn trong việc tìm kiếm Tôn Ngộ Không. Để làm điều này, họ đã quay trở về quá khứ tại Trung Quốc năm 630. Tuy nhiên, thay vì gặp được Tôn Ngộ Không, họ chỉ gặp được Đường Tam Tạng và nhận ra rằng Tôn Ngộ Không chỉ là một nhân vật hư cấu. Để giành danh dự với bạn bè, Nobita đã nhờ Doraemon cải trang cậu thành nhân vật Tôn Ngộ Không bằng Cỗ máy trò chơi người hùng. Nhưng kế hoạch của họ đã bị bại lộ, đẩy họ vào tình huống khó khăn và gay go.