Rintarou Okabe yang eksentrik dan memproklamirkan diri sebagai ilmuwan gila telah menjadi cangkang dari dirinya yang dulu. Tertekan dan trauma setelah gagal menyelamatkan temannya, Makise Kurisu, ia memutuskan untuk meninggalkan alter ego ilmuwan gila dan hidup sebagai mahasiswa biasa. Dikelilingi oleh teman-teman yang hanya mengetahui sedikit tentang pengalaman perjalanan waktunya, Okabe menghabiskan hari-harinya dengan mencoba melupakan kengerian petualangannya sendirian.
Saat bekerja sebagai resepsionis di sebuah forum teknologi perguruan tinggi, Okabe bertemu dengan Maho Hiyajo yang pendek dan gagah, yang yang kemudian menjadi penerjemah dalam presentasi forum tersebut, yang dilakukan oleh Profesor Alexis Leskinen. Di depan para hadirin yang terpana, Alexis dan Maho memperkenalkan Amadeus-sebuah AI revolusioner yang mampu menyimpan ingatan seseorang dan menciptakan simulasi sempurna dari orang tersebut, lengkap dengan kepribadian dan kebiasaannya. Bertemu dengan Maho dan Alexis setelah presentasi, Okabe mengetahui bahwa keduanya adalah rekan kerja Kurisu di universitas, dan mereka telah mensimulasikannya dalam Amadeus. Dipekerjakan oleh Alexis untuk meneliti perilaku simulasi tersebut, Okabe diberi kesempatan untuk berinteraksi dengan bayangan seorang teman baik yang telah lama hilang. Terjerat dalam masa lalu yang berbahaya, Okabe harus menghadapi kenyataan pahit dan dengan hati-hati bermanuver di sekitar konsekuensi bencana yang datang dengan mengganggu aliran waktu alami.
