Ilmuwan gila eksentrik yang memproklamirkan diri Rintarou Okabe telah menjadi cangkang dari diri sebelumnya. Tertekan dan trauma setelah gagal menyelamatkan temannya Makise Kurisu, ia telah memutuskan untuk meninggalkan ilmuwan gila alter egonya dan hidup sebagai mahasiswa biasa. Dikelilingi oleh teman-teman yang tahu sedikit tentang pengalaman perjalanan waktu, Okabe menghabiskan hari-harinya 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 kemudian menjadi penerjemah pada presentasi forum, yang dilakukan oleh Profesor Alexis Leskinen. Di depan kerumunan yang terpana, Alexis dan Maho mengungkap Amadeus — AI revolusioner yang mampu menyimpan ingatan seseorang dan menciptakan simulasi sempurna dari orang itu lengkap dengan kepribadian dan keanehan mereka. Bertemu dengan Maho dan Alexis setelah presentasi, Okabe mengetahui bahwa keduanya adalah rekan Kurisu di universitas, dan bahwa mereka telah mensimulasikannya di Amadeus. Dipekerjakan oleh Alexis untuk meneliti perilaku simulasi, Okabe diberi kesempatan untuk berinteraksi dengan bayangan seorang teman baik yang telah lama hilang. Berbelit-belit di masa lalu, Okabe harus menghadapi kenyataan pahit dan dengan hati-hati bermanuver di sekitar konsekuensi bencana yang datang dengan mengganggu aliran waktu alami.
