O excêntrico, autoproclamado cientista louco Rintarou Okabe se tornou uma sombra de seu antigo eu. Deprimido e traumatizado após falhar em resgatar sua amiga Makise Kurisu, ele decidiu abandonar seu alter ego de cientista louco e viver como um estudante universitário comum. Cercado por amigos que sabem pouco sobre suas experiências de viagem no tempo, Okabe passa seus dias tentando esquecer os horrores de suas aventuras sozinho. Enquanto trabalha como recepcionista em um fórum de tecnologia da faculdade, Okabe conhece a pequena e espirituosa Maho Hiyajo, que mais tarde se revela a intérprete na apresentação do fórum, conduzida pelo Professor Alexis Leskinen. Diante de uma multidão atônita, Alexis e Maho revelam Amadeus—uma IA revolucionária capaz de armazenar as memórias de uma pessoa e criar uma simulação perfeita dessa pessoa, completa com sua personalidade e peculiaridades. Ao se encontrar com Maho e Alexis após a apresentação, Okabe descobre que os dois eram colegas de Kurisu na universidade, e que eles a simularam em Amadeus. Contratado por Alexis para pesquisar o comportamento da simulação, Okabe tem a chance de interagir com a sombra de uma amiga querida há muito tempo perdida. Perigosamente enredado no passado, Okabe deve enfrentar a dura realidade e manobrar cuidadosamente em torno das consequências desastrosas que vêm com a perturbação do fluxo natural do tempo.