本條目主要講述《哆啦A夢》的時空體系（也可稱為時空觀）。這部作品經由各種故事出現的實例來架構時空體系，而這個系統也是支撐《哆啦A夢》與其他姊妹作品組成的共同世界觀—藤子宇宙的重要基石。
基本上作品出現的相關案例幾乎涵蓋了現實世界中所有已知的時空理論。不過由於作者藤子·F·不二雄在創作故事時當下只是視需求隨機放入不同系統，本身是為了因應情節需要加以採用，純粹促進劇情衝突引發故事高潮。而現實上這些理論在物理上是屬於各自分立且互相牴觸的學說，現代科學中仍無法出現共通解釋，所以久而久之就算是在作品世界觀賦予的邏輯下也產生了常理甚至實例的解釋上不可避免的矛盾。
基本上關於時光問題的描寫，可以分成幾種情況和解釋[1]：
單綫時空（歷史不變）[]
自成歷史體系[]
坐時光機到過去造成的影響，成一合理的循環，沒有改變歷史，反而是原本歷史的一部分：
- 《我是桃太郎的什麼人》、《吹牛的祖先》、《祖先！加油！》都是因為過去發生（桃太郎故事、知名會吹牛的祖先、小夫的祖先太神氣）的事促使大雄回到過去，結果回到過去反而促成那件事。
- 《像白百合的女孩》大雄回到過去碰巧成為女孩，阻止了小時候爸爸尋短，才有之後的大雄。
- 《象與叔叔》因為聽了野比郎叔叔的故事，回到過去救了花象，也因此叔叔才在印度被花象所救，才可能回到日本來說故事。
- 《聯想式的推理放大鏡》因為知道東西被偷，回到過去沒看到小偷，就把東西拿回現在，結果造成東西不見了自己正好就變成小偷。
- 《小夫綁架事件》回到过去，用“取物皮包”把小夫拉出来，两人才意识到就是他们俩“绑走“了小夫。（一开始根本没有绑架事件）
- 《用時光機抓壞人》大雄发现有人打破玻璃。回到過去藏匿現場準備捉“壞人”，小夫不小心把棒球打过去，却导致大雄扔棒球，砸坏玻璃，即“壞人”就是大雄自己。
- 《超人氣！克莉絲琪娜》胖虎來到明天，得知小珠落選的事情，但明天的胖虎告訴他，小珠雖然落選，但受到鼓勵。接故事最後，胖虎回到今天，選擇不告訴小珠此事為好，因此在“明日”胖虎在昨日胖虎到來時告訴該事情。
- 《大雄的零分大作戰》大雄去1周後的出木杉家偷看考卷，卻被另一個大雄莫名阻止且挨打了。大雄最终考65分，回家以後的大雄決定去次日的出木杉家阻撓1周後的自己。
- 《哆啦A夢的百年時光膠囊》哆啦A夢想起出生時候有特別開心是事情，原來是當下的大雄傳送照片以及賀卡了時光膠囊到未來，但為了避免剛出生的哆啦A夢看到當前照片而悲傷，遂去未來阻止，結果剛出生哆啦A夢只收到賀卡，沒看到照片。
- 《正義的一方˙救援假面》救援假面就是大雄自己，熟知今日何時出現何種危機的大雄搭乘時光機回到過去，成為救援假面拯救自己。
- 《大雄的大魔境》《新·大雄的大魔境~扁扁與五人之探險隊》靜香使用預約對講機，在關鍵時刻讓未來的五人拿著道具來幫助當下的他們，事後當下他們回到過去拯救他們自己。
自成歷史循環[]
坐時光機的影響，沒有改變歷史，而是自成一循環，但也因此進入死循環，變成蛋生雞，雞生蛋而變得不可解釋。
- 《獅面人！危險！》漫畫家不二子不二夫，叫哆啦A夢到下個月去買雜誌看自己的漫畫的續集，然後照抄成為下期的作品。這雖然是邏輯上合理但實際上很怪異，因為這樣到底漫畫內容是誰創作的就無解（抄上一期的剛好會出現獅面人的弟弟舞獅假面這樣的爆走情節，而不是其他的情節）。
- 但藤子．F．不二雄在他的《sf短篇集》裡的《那傢伙的時光機》中，指出「這是可能的」，拚命想要發明時光機的主角，在屢次失敗之後，終於領悟到一個最好的方法，也就是用意志力相信未來的自己會回來告訴自己時光機的秘密，最後就這樣成功了。(而這個理論在眾多知名科教節目也有多次出現敘述)
- 《預知未來照相機》對自己空白未做的作業拍下，看到未來已經做好的作業並抄下。
多綫時空（改變歷史）[]
具有一定的“改變未來”或“平行世界”性質，但作品中基本未解釋是屬於哪種。
結果不變[]
即“東京大阪理論”，作品中最常出現的實例，意思是「過程會改，結果不變」。哆啦A夢中仍然有很多真的回到過去改變了歷史的情形，最大的一個改變當屬：大雄由娶小珠改成娶靜香。
- 《從遙遠的未來世界來》世修用一個理論來解釋，他提出說:命運可能的變化，就像一個人要從東京到大阪一樣，可能會坐車、坐火車、坐船、坐飛機，但最後還是會到大阪。 所以即使大雄沒有娶胖虎的妹妹，世修還是會出生，因此也還是會派哆啦A夢回到過去幫大雄（這裡的每個時間下的人，都是不同的人的想法，也呼應了世修和大雄的歷史。2122年的世修，回來改變了大雄的歷史，也因此可能造成他自身狀況的改變，但他還是經歷了那相簿里有着高祖母技子以及因大雄開公司破產導致壓歲錢拿很少的過程。但當時還在2121年的世修可就不一定了。可能因為2122年世修的努力使得他雖然也在2122年派哆啦A夢回去，但不用經歷這個過程）。
這個理論用在很多故事裡，都是知道未來的結果，試圖去改變命運，但過程可能改變了，但結果卻差不多。
- 《哆啦A夢的大預言》已知大雄會發生車禍的哆啦A夢試圖用道具來改變結果，最後的確是改變了，他避免被真的車撞安全到靜香家門口，但他還是被玩具車打到頭而受傷了。
- 《時光眼鏡和手套》其他如看到自己半小時後會被罐子絆倒，試圖把罐子丟掉來避免，結果最後陰錯陽差還是被它絆倒了。
- 《時間孔》大雄被狗咬，基本上也算。
- 《大雄與鐵人兵團》也可以用東京大阪理論解釋，莉露露和靜香到三萬年前改變歷史，就算過程都改變了，莉露露也還是會誕生，而且擁有原本的記憶，還回到地球找大雄。
- 《做梦时光机》大雄做梦成为超人，结果他被打了还想着当超人。
- 《人類存錢箱製造機》大雄花完了存到當下的錢。隨後回到錢還沒有被用掉的正月，把媽媽變成存錢盒並另存了。雖然結果都是沒得到錢，但是失去錢財的方式有所不同（其一是被一個時空的大雄花掉，其二則是被媽媽得到）。
結果改變[]
即“自己改變自己”，時光機真正改變了歷史，而且被改變的東西正是會造成改變的原因。
- 《大雄與鐵人兵團》莉露露回到三萬年前，改變整個機器人星球的歷史，使得她自己也消失了，不過後來又重生，與“東京大阪理論”類似。
- 《時空間變換器》因為野比三郎叔叔聊到小時候柿子被吃掉的慘事，而大雄哆啦A夢回到過去改變這個故事，因而改變了叔叔的記憶。
- 《用時光機作偵探》因為聽到車禍的事，回到過去防止胖虎的爸爸被車撞，在這個故事提及歷史不可以隨便改變，如果隨便改變的話會付出代價（大雄防止車禍的代價是他因為推倒胖虎爸把他的點心都弄壞了，結果被胖虎打）。
- 《平安夜的大雄老人》中，大雄至少用時光機修改了兩三次歷史。
- 《大雄與雲之王國》媽媽誤將任意門的時差調轉盤轉動到十天後，大雄和哆啦A夢到達十日後空前的大雨毀掉人類的文明的未來，而後回到當前時間時哆啦A夢說的一番話：“如果說大洪水是一個未來，那我所誕生的22世紀就是另一個未來，哪個未來會贏，就靠我們的努力了！”。
始末改變[]
即“連環改變”或“互相改變”。
- 《未來圖書券》大雄到下一期去看到新的漫畫，然後把它變成自己的點子被另一家雜誌刊登。結果造成原本的作者沒辦法再畫這個故事，因此改變了下一期的連載漫畫。造成這種錯誤之後，趕快再回到過去去把大雄自己抄襲畫的漫畫，奪下來丟掉結果丟掉的漫畫被原本的作者撿去並向大雄請求將這個點子借給他用 （雖然現在的大雄和過去的大雄、未來的大雄都是大雄，而且過去的大雄所作的事會影響，具體影響有多大就要看設定，到現在的大雄和未來的大雄，但他們並不是同個人同個世界。當下的大雄經歷了拿去投稿造成問題的經歷，但比他更晚的大雄可能就沒有了，因為稿子提早被奪下了）。
- 《阻止自己的大雄》大雄花了錢買了十個個愛吃的杯麵。結果發現一次吃不下，後悔之後又回到過去去勸說過去的大雄改買模型，但勸說成功後卻發現自己的杯麵沒有消失變成模型。再次回到過去，發現更晚的大雄作模型失敗又回去勸說他改買杯麵，三個大雄在過去為了要買什麼吵了起來，差點要打架，結果更晚的三個遍體麟傷的大雄回來勸他們不要打架不然會很慘，結果他們就不打架了，最後還決定買杯麵的模型（他們可能最終會有相同的結果。但可能會有不同的經歷。現在的大雄沒有組模型失敗的經歷，過去的大雄沒有吃面吃到想吐的經歷等過程，以及不同的想法記憶）。
- 《大雄的平行西遊記》大雄一開始搭時光機去唐朝找孫悟空，卻到達歷史已經被早一步的大雄等人修改過了的唐朝，還遇上了早一步的大雄裝的孫悟空和被早一點的哆啦A夢放出來的紅孩兒。之後大雄回到現代，歷史還沒被改變，然後大雄與靜香小夫胖虎一起前往唐朝，在那時大雄因為先前的放話說有真的孫悟空，所以哆啦A夢只好拿出一款遊戲，內容是玩家裝成西遊記里的人物，並打倒遊戲內的妖怪。由於哆啦A夢要大雄穿上孫悟空裝後就離開遊戲機，然後又沒把機器蓋上，導致遊戲機內的怪物都跑出來，怪物吃了所有的人類，在地球上繁衍下去，但哆啦A夢一行人沒發現就回到現代。大家回到現代後，發現所有人除了他們都變妖怪了，之後哆啦A夢才發現歷史被改變，於是帶大家回到唐朝把歷史改回來，之後大雄一樣裝成了孫悟空，並乘着觔斗雲恰好飛過晚一點的大雄。（但然歷史已經改變，晚一點的大雄所在的那個時空歷史沒問題，大雄等人卻沒有回到晚一點的大雄所處的那個時空，還有晚一點的大雄坐時光機回去後卻不是跑到歷史改變後的現代）
- 《結果預報機》、《預知未來照相機》它會按照目前的狀況，來預測一件事情的成敗或結果。但假如現狀被改變現況的話，就有可能改變結果。假設是人物，上一個自己（假設是1天後的自己）也許失敗了，但如果當下的自己更努力，這件事還是可能會成功。雖然因為每個時間的自己之間的命運有緊密的連結（哆啦A夢曾提及，歷史的力量，因此命運或說歷史並不容易改變）。但這連結並非不可以人的力量打破，世修作的事就是打破原本的歷史（又或者原本的歷史就飄移在兩種可能之間，世修的努力讓他偏向娶靜香一邊）使之改變。但因為歷史的力量仍然存在（東京大阪理論）所以雖然其中有所改變，但很多部分仍然難以改變（包括他的出生，以及與哆啦A夢的相識等等）
- 《鐵人兵團》當下的莉露露經歷了來到地球的事，然後消失後再生為天使般機器人。但因她改變了歷史，所以比他晚一年的莉露露，可能會直接就是天使般機器人的莉露露，而沒有到了地球侵略這段經歷。但因為這並不是一個能自我滿足的循環，因此也有可能因為沒有她回去改變當初機器人的設計，導致侵略地球的事情再度重演，到時候就輪到晚一年的五人組來傷腦筋。
始末不變[]
即“平行世界”，一般常見于“如果電話亭”，使用者向亭內的電話講出心目中的幻想世界，假如電話亭便變成出其希望的樣子。若是與現實改變差異過大，製造出來的世界就會獨立於現實世界之外的平行世界運作。以及“異說俱樂部徽章”的世界。
詳見：平行世界