Steins gate nasce come visual novel, ovvero viene realizzato inizialmente come videogioco interattivo, dove i personaggi si muovono e interagiscono tra di loro durante le fasi del gioco grazie ai numerosi testi scritti con scelta interattiva.

Il cosiddetto "microonde telefonico", la meraviglia tecnologia creata dallo scienziato pazzo, sembra essere capace di inviare messaggi nel passato.

Nel frattempo, Rintaro scopre che il CERN di Ginevra da anni lavora per realizzare una macchina del tempo e molte persone sono morte nei vari tentativi di messa a punto. Lo scienziato cerca di ottimizzare la sua invenzione e prova a inviare delle e-mail che arrivano nel passato dal futuro, in grado di cambiare il flusso temporale delle cose.

Le cose si complicano quando il CERN scopre dell'esistenza della macchina e cerca di rubarla, uccidendo una persona cara per Rintaro, che sarà così fortemente determinato a riportarla indietro nel tempo, con l’aiuto della sua invenzione, viaggiando tra le varie linee temporali.