La historia de Steins;Gate comienza el 28 de julio de 2010, en Akihabara, con Rintarō Okabe y Shiina Mayuri en dirección al edificio de Radio Kaikan. Dentro del edificio, Rintarō encuentra el cuerpo de Kurisu Makise con un charco de sangre en una habitación. Se va del edificio con Mayuri en estado de pánico y envía un mensaje de texto a Hashida Itaru sobre el incidente, entonces toda la gente alrededor de él de repente se desvanece. Reaparecen momentos más tarde, pero nadie a su alrededor parece haber experimentado el mismo fenómeno que el sintió.

Más tarde Rintarō y Hashida Itaru van al edificio de Radio Kaikan. Rintarō explica lo que ha pasado a Hashida y luego, menciona que recibió un mensaje de texto similar a lo descrito Rintarō hace una semana. En ese momento se dan cuenta de que su horno de microondas puede enviar mensajes de texto al pasado, y nombran a estos mensajes «D-mail» (D メール D meru?). Los personajes más tarde descubren que SERN, una organización que ha estado investigando el viaje en el tiempo desde hace algún tiempo, en realidad ha tenido éxito en el envío de seres humanos en el pasado a pesar de que parece que han dado como resultado la muerte de los sujetos de prueba. Después Kurisu mejora el microondas con la posibilidad de enviar recuerdos en el tiempo, permitiendo una efectiva forma para viajar atrás en el tiempo.

En un mundo donde la frontera entre el mundo humano y youkai ya no se diferencia(una clase de mundo seductor que está encubierto bajo las sombras donde humanos y monstruos conviven juntos), tres grandes grupos diferentes aspiran por el poder,desatando la lucha por obtener sus objetivos a la aptitud y generando un caos. ¿Qué es la realidad del progreso, el repaso y sincope de negentropía?. Koto, una bishoujo que llega a la tierra derivante de un planeta cercano, la cual sale del confusión de java work, persigue la sombra del "Kuro Usagi (Conejo Negro)". Esta es una historia que rodea a varias personas persiguiendo al Kuro Usagi en Kyoto, donde el paso del tiempo se ha detenido.