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, Rintarou mendirikan Future Gadget Laboratory dengan harapan dapat menciptakan inovasi teknologi yang membingungkan jiwa manusia. Terlepas dari klaim kemegahannya, satu-satunya "gadget" penting yang diciptakan ketiganya adalah microwave yang memiliki kekuatan menakjubkan untuk mengubah pisang menjadi cairan hijau.
Namun, ketika Rintarou memutuskan untuk menghadiri konferensi ahli saraf Kurisu Makise tentang perjalanan waktu, dia mengalami serangkaian kejadian aneh yang membuatnya percaya bahwa ada lebih banyak hal di gadget "Phone Microwave" daripada yang terlihat. Rupanya mampu mengirim pesan teks ke masa lalu menggunakan microwave, Rintarou mencoba-coba lebih jauh dengan "mesin waktu", yang menarik kemarahan dan perhatian organisasi misterius SERN.
Karena penemuan baru tersebut, Rintarou dan teman-temannya berada dalam bahaya yang selalu ada. Saat ia berupaya mengurangi kerusakan yang disebabkan oleh penemuannya terhadap garis waktu, ia tidak hanya berjuang untuk menyelamatkan orang-orang yang dicintainya, tetapi juga melawan kewarasannya yang merendahkan martabat.
