Rintarou Okabe, kẻ từng tự xưng là “nhà khoa học điên,” giờ chỉ còn là cái bóng của chính mình. Sau khi thất bại trong việc cứu Makise Kurisu, anh chìm trong trầm cảm và dằn vặt, quyết định từ bỏ quá khứ và sống như một sinh viên đại học bình thường, cố gắng quên đi những ký ức đau thương mà chỉ mình anh nhớ. Trong một buổi hội thảo công nghệ, Okabe tình cờ gặp Maho Hiyajo, một cô gái năng động và nhỏ nhắn, đồng thời là phiên dịch cho giáo sư Alexis Leskinen. Cả hai trình bày về Amadeus — một AI có khả năng lưu trữ ký ức và tái tạo hoàn hảo tính cách, cảm xúc của con người. Khi biết rằng Amadeus chứa ký ức của Kurisu, Okabe bị cuốn trở lại quá khứ, giữa nỗi nhớ nhung và cảm giác tội lỗi chưa nguôi. Được mời tham gia nghiên cứu hệ thống này, anh buộc phải đối mặt với bóng hình người bạn đã mất, đồng thời nhận ra rằng việc đụng chạm vào thời gian một lần nữa có thể kéo theo thảm họa không thể đảo ngược.