ポケットの内側が四次元空間（ワームホール）に繋がっており、無限に物体を収納することができる。普段はドラえもんの腹部に装着されている。のび太を助ける様々なひみつ道具は、四次元空間内の四次元倉庫に収納されている。また、スペアポケット（後述）と四次元空間越しに繋がっている。ポケットの口以上の大きさの物体も入れたり取り出すことが可能（その際には、道具の方がポケットの口の大きさに合わせて歪む）。ポケットを付けたまま頭からポケットの中に突っ込み全身を入れると、ポケットを含めた全身を四次元空間へと容れることができる。四次元空間内は黄色で、万華鏡を動かしたような風景が広がっており、重力が存在しないため収納物は四次元空間を漂っている。また作中での現実世界に出されたひみつ道具をポケット経由で取り出すことも可能であり（『ドラえもん のび太の大魔境』でのどこでもドア）、その場合は現実世界での形状そのままで取り出される。ドラえもんは、ロボット学校の校長である、寺尾台博士校長に贈与されたことによって所有しており、この後、セワシを幸せにするため、1番出来の悪い先祖(のび太に当たる)を四次元ポケットのなかにあるひみつ道具で助け(世話)に行く。
色は白だが、初期の『コロコロコミック』の表紙などではオレンジに着色されている。また、ドラミが付けている四次元ポケットはチェックの模様がついている。
口の部分には「イメージ検索機能」が内蔵されている。欲しいひみつ道具を頭でイメージしながらポケットへ手を入れると、内部のコンピューターが自動的にひみつ道具を選び出す。これにより、数多くのひみつ道具の中からその場に応じたひみつ道具を素早く取り出すことができる。ひみつ道具について知らなくても、希望がはっきりしていれば機能が働くようで、現に未来について何も知らない昔の人間がポケットを探り、（使い方は分からなくとも）用途に合ったひみつ道具を取り出したことがある（『のび太のドラビアンナイト』）。
ひみつ道具のほか、日用品も多数収納されている(ただのやかんなど)。非常食としてどら焼きを入れていることもある（「百鬼せんこう」）。
元々はなんでも出せるポケット以上の設定はなく、てんとう虫コミックスでの単行本出版時の作者に四次元との関わりが記述されたのが最初で、以後劇中などへの公式設定につながった。