Rintarou Okabe ist einer der Wissenschaftler, dessen Denken und Handeln in keiner Weise irgendeiner Norm entspricht; er selbst nennt sich stets einen „verrückten Wissenschaftler“. Zusammen mit seinen Freunden Mayuri Shiina, mit der er schon seit der Kindheit befreundet ist, und Itaru Iashida (Daru), dem „Super Hacker“, den er schon seit der Highschool kennt – die gleichzeitig auch Teammitglieder des Zukunft-Gadget-Labors sind – bastelt er an allerlei verrückten Apparaten herum. Eines Tages kommt dabei dann tatsächlich etwas Nützliches und Sinnvolles heraus: Eine Zeitmaschine in Form einer Mikrowelle!
Nachdem es jedoch zu einigen seltsamen Vorkommnissen kommt, schließt sich die talentierte Neurowissenschaftlerin Kurisu Makise dem Team von Rintarou und seinen Freunden an. Sie führen einige Tests an der Zeitmaschine, mit der man allerdings nur kleinere Nachrichten in die Vergangenheit schicken kann, durch. Durch diese Tests wird allerdings die Organisation SERN auf sie aufmerksam. Diese erforscht ebenfalls Zeitreisen und macht schon bald darauf auf Rintarou und seine Freunde Jagd. Für Rintarou beginnt nun ein spannender Wettlauf gegen die Zeit …