Ilmuwan eksentrik Rintarou Okabe memiliki hasrat yang tak pernah padam untuk eksplorasi ilmiah. Bersama dengan temannya yang ceroboh namun bermaksud baik, Mayuri Shiina, dan teman sekamarnya, Itaru Hashida, Okabe mendirikan Laboratorium Gadget Masa Depan dengan harapan menciptakan inovasi teknologi yang membingungkan pikiran manusia. Terlepas dari klaim kebesaran mereka, satu-satunya "gadget" yang patut diperhatikan yang telah mereka ciptakan adalah microwave yang memiliki kekuatan misterius untuk mengubah pisang menjadi cairan hijau. Namun, ketika Okabe menghadiri konferensi tentang perjalanan waktu, ia mengalami serangkaian peristiwa aneh yang membuatnya percaya bahwa ada lebih banyak hal pada gadget "Telepon Microwave" daripada yang terlihat. Rupanya mampu mengirim pesan teks ke masa lalu menggunakan microwave, Okabe bereksperimen lebih jauh dengan "mesin waktu" tersebut, menarik perhatian dan kemarahan organisasi misterius SERN. Karena penemuan baru ini, Okabe dan teman-temannya mendapati diri mereka berada dalam bahaya yang selalu mengintai. Sembari berupaya mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh penemuannya pada garis waktu, Okabe berjuang bukan hanya untuk menyelamatkan orang-orang yang dicintainya, tetapi juga untuk menjaga kewarasannya yang semakin memburuk.