O cientista excêntrico Rintarou Okabe tem uma sede interminável por exploração científica. Junto com sua amiga engraçada mas bem intencionada Mayuri Shiina e seu companheiro de quarto Itaru Hashida, Rintarou funda o Laboratório de Futuros Inventos na esperança de criar inovações tecnológicas que desafiem a mente humana. Apesar das reivindicações grandiosas, a única ""invenção"" notável que o trio criou é um microondas que tem a mística capacidade de transformar bananas em um goo verde.

No entanto, quando Rintarou decide comparecer à conferência da neurocientista Kurisu Makise sobre viagem no tempo, ele vivencia uma série de eventos estranhos que o levam a acreditar que há mais no gadget ""Phone Microwave"" do que se imagina. Aparentemente capaz de enviar mensagens de texto para o passado usando o microondas, Rintarou se envolve ainda mais com a ""máquina do tempo"", atraindo a ira e a atenção da misteriosa organização SERN.

Devido à descoberta inovadora, Rintarou e seus amigos se encontram em perigo constante. Enquanto trabalha para mitigar os danos que sua invenção causou na linha do tempo, ele não está apenas lutando para salvar seus entes queridos, mas também contra sua sanidade que está se degradando.