Ilmuwan eksentrik Rintarou Okabe memiliki rasa haus yang tiada habisnya akan eksplorasi ilmiah. Bersama temannya yang bodoh namun bermaksud baik, Mayuri Shiina, dan teman sekamarnya Itaru Hashida, Okabe mendirikan Laboratorium Gadget Masa Depan dengan harapan dapat menciptakan inovasi teknologi yang membingungkan jiwa manusia. Meski diklaim megah, satu-satunya "gadget" yang ketiganya ciptakan adalah microwave yang memiliki kekuatan menakjubkan untuk mengubah pisang menjadi cairan hijau.
Namun, ketika Okabe menghadiri konferensi tentang perjalanan waktu, dia mengalami serangkaian kejadian aneh yang membuatnya percaya bahwa ada lebih dari itu "Microwave Telepon" gadget daripada yang terlihat. Rupanya mampu mengirim pesan teks ke masa lalu menggunakan microwave, Okabe mencoba lebih jauh dengan "mesin waktu" menarik kemarahan dan perhatian organisasi misterius SERN.
Karena penemuan baru ini, Okabe dan teman-temannya berada dalam bahaya yang selalu ada. Saat ia berupaya mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh penemuannya terhadap garis waktu, Okabe berjuang tidak hanya untuk menyelamatkan orang-orang yang dicintainya tetapi juga untuk menjaga kewarasannya yang merosot.
