2017年にリニューアルが行われ、画質やキャラクターデザイン、背景、タイトル画面などが変わった。具体的には、キャラクターの衣装が原作準拠のものに変更される、背景画が水彩調からポスターカラー調になる、野比家の2階の窓（のび太の部屋の窓）が「田の字」型から、第2作第1期を含む映画版などで以前から度々描かれていた「日の字」型の窓に変更されるといった点が挙げられる。
舞台設定

本作におけるキャラクターや舞台の設定は基本的に原作に忠実である一方、原作においてギャグで済まされていた箇所については、現代科学や物語背景に基づいた解釈が施されている。また、作中の何気ない描写が、物語の重要な鍵を握る伏線として用いられることもある。

メインキャラクターである野比のび太らは、現代の小学生の等身大キャラクターとして描いており、主人公であるドラえもんは子守りロボットとしては成長途中で、のび太の目線に近いキャラクターとして設定している。テレビシリーズ監督を務めた善聡一郎は「25年やっている間に、ちょっとのび太の保護者みたいになってきたドラえもんにも、本来のだめロボット立ち返ってもらって、もうちょっとフレンドリーな感じを持たせたい」[2]と発言していた。このことは後年、映画版の監督を務めた寺本幸代も触れており、「2005年にリニューアルしたテレビ版がスタートした際、（善が）「ドラえもんとのび太を兄弟のような感じで描きたい」とおっしゃっていて、それがすごく心に残っているんです」と語っている[3]。また、アニメオリジナルエピソードなどにおいてドラえもんがメインとなる話が増えていたり、原作ではのび太単独で進行する話もドラえもんがのび太と共に行動したり、ドラえもんがメインとして描かれる話が増えている。

しずかや玉子など、主要な女性キャラクターは原作どおり昔ながらの女性語を用いるが、特に新声優陣へ変更以降はゲストキャラの幼稚園児の女の子や、のび太・しずかたちが小学校にいるシーンなどでまわりから聞こえてくる女子児童の言葉が一部「――だよ」「――だね」というようにユニセックスな言葉遣いとなっている。

のび太たちは月見台小学校[注 8] 5年3組[4] の設定。ドラえもんやのび太らは東京都練馬区月見台という下町に住んでいるという設定であり、原作および前シリーズでは町の中に「ドブ川」と呼ばれるほど汚れた川が流れていたのに対し、本作では緑あふれる散歩道の中に自然のままの小川が流れている[5]。また、町のシンボルでもある「うら山」は、前シリーズでは町のど真ん中に位置し、周りを交通量の多い車道に囲まれていたが、本作では付近（麓）を自然保護地域のような設定にし、一般住宅が建てられず裏山が残ってるイメージ[6]に変更。周囲をのどかな田園地帯が囲んでいる[7]。

2022年11月5日放送の「ななころびてんとう虫」にて初めて第2作第1期のアニメオリジナルの話がリメイクされ、以降も2023年2月11日に「ドタバタ虫歯逃亡記」、3月11日に「水玉カプセルの旅」、7月22日に「のび太運送はいかが」が放送されている。これらのエピソードは脚本と絵コンテが旧作から流用されており（スタッフの表示も旧作と共通）、映像と音声だけが作り直されている。また第2作第1期同様、同じ原作者の『キテレツ大百科』から流用されたエピソードも放送されている[8]。
時代設定

基本的には第2作第1期と同様に現代と変わらない世界として描かれている。のび太の部屋に貼られているカレンダーも現代のものと全く同じであるなど、そのことを示唆する事物がたびたび作中に登場しており、『のび太くん、さようなら！ドラえもん、未来に帰る…』（2006年9月1日放送）ではドラミが作中の現代を指して21世紀と発言している。

ただし第2作第2期の開始当初は美術監督の清水としゆきが「時代設定ははっきりとはさせていないが、ひと昔前（15?20年前）くらいでしょうか。電化製品も薄型・小型化する前の世界です」[9]と発言しており、のび太のパパであるのび助が幼いころ戦時疎開するエピソード「白ゆりのような女の子」（2005年8月5日放送）がほぼ原作そのままにアニメ化されるなど、1970年代から1980年代ごろのイメージが強く反映されていた。

しかし放送が続くにつれ次第に変化し、「ママのダイヤを盗み出せ」（2007年8月17日放送）では、のび太の母親である玉子の少女時代に松田聖子のサイン会が開かれており[10][注 9]、玉子は昭和50年代（1975年ごろ）に少女時代を送ったことになっている。戦時中を描いた「ぞうとおじさん」も、前述のほぼ原作そのままにアニメ化した「白ゆりのような女の子」とは扱いが変わり、登場人物であるのび助の弟・のび郎が2007年8月10日放送版では動物園で出会ったお爺さん、再度リメイクされた2017年7月28日放送版ではのび四郎というアニメオリジナルキャラクター（のび助が「おじさん」と呼んでいるので、のび太の大叔父にあたる）に置き換えられた。『映画ドラえもん のび太と奇跡の島 ?アニマル アドベンチャー?』（2012年公開）ではのび助の少年時代が「30年前」とテロップで表示される場面が登場（映画公開年で計算すると1982年ということになる）。