아키하바라를 거점으로 하고 있는 발명서클, 미래 가제트 연구소의 창립자인 오카베 린타로는 멤버인 소꼽친구 시이나 마유리와 함께 라디오회관 에서 열리는 나카마치 박사의 강연으로 향하게 되었다. 강연 도중 나카마치 박사가 주장하는 타임머신 이론에 이의를 제기한 오카베는 한명의 소녀에게 끌려 나가게 되는데...

나카마치 박사의 강연이 있던 라디오 회관에서 누군가에게 살해당한 마키세 크리스. 그러나 ATF에서 열린 세미나에 참석한 오카베 눈에 들어온것은 아무일도 없었던듯 강의를 하고 있는 크리스의 모습이었다. 분명히 살해 당했을터인 마키세 크리스가 살아있다...!! 이해를 넘어선 사건에 혼란스러운 오카베였지만, 변화는 그것뿐만이 아니었다.

미래 가제트 연구소에서 '가칭 전화 레인지' 의 실험을 실시한 오카베와 다루. 그런데 전화 레인지 안에 있어야 할 바나나가 사라졌다!? 그리고 바나나는 젤리 상태가 된채 원래 있던 바나나 송이로 돌아가 있는 충격적인 결과가 나오게 되는데...!!

해킹한 SERN 의 E-메일에 쓰여있던건 'Human is Dead, mismatch' 라는 실험결과. 그것은 반 장난으로 해킹을 시도했던 오카베와 다루에게 충격을 안겨주게 된다. 그들은 좀 더 깊은 곳을 알아보기 위한 해킹을 재차 시도하지만 수수께끼의 프로그램 코드에 막혀버리게 되는데...

SERN 해킹에 필요한 IBN5100을 실험실로 옮기고 있던 오카베와 크리스는 도중 아마네 스즈하와 만나게 된다. 처음 만났을 두 사람이었을 테지만 어째서인지 스즈하는 크리스에게 강한 적개심을 드러내는데...!? 그 이유를 묻는 오카베에게 그녀는 '마키세 크리스를 조심하라' 며 충고하는 것이었다.

SERN 해킹에 성공한 오카베는 미래 가제트 연구소 멤버들을 소집하고 원탁회의를 개최한다. 그리고 거기서 자신들이 우연히 발명한 '과거로 보내는 메일' 을 'D메일' 이라고 명명하게 되는데...

오카베는 세컨드 에디션 1.03 으로 개조시킨 '가칭 전화레인지'를 사용하여 D메일로 과거를 바꾸는 실험을 제안하게 된다. 크리스는 타임 파라독스를 걱정하게 되고, 토의 결과 복권의 3등 당첨번호를 적은 문자메세지를 1주일전의 오카베 자신에게 보내기로 하는데...

존 타이타에게 '구세주가 되어 주길 바란다' 라는 문자 메세지를 받은 오카베는 크리스와 다루에게 오퍼레이션 울드의 재개를 선언한다. 그리고 자신만이 세계선 변동 전의 기억을 유지할수 있는 특수 능력 '리딩 슈타이너' 를 가지고 있음을 알리게 되는데...

원탁회의를 에서 '가칭 전화 레인지' 를 통한, 물리적인 시간 여행을 제시하는 오카베. 하지만 그것은 즉시 크리스에 의해 부정되어 버리고... 다른 가능성을 알아보기 위하여 SERN의 해킹 진행 상황을 확인하던 오카베는 그제서야 어떤 충격적인 사실에 다다르게 되는데... 한편, 과거로 문자메세지를 보낼수 있는 '가칭 전화 레인지'의 존재를 알게 된 페이리스는 어떤 생각에 잠겨 있었다.

페이리스가 보낸 'D메일'에 의해 아키하바라의 거리는 급변하고 말았다. 그러나 메이크인 냥냥이 없어졌음에도 오카베 일행과 페이리스는 서로 알고 있는 사이였으며, 그들의 인간관계에도 큰 변화는 없었다. 하지만 이전 'D메일' 로 인해 루카의 성별이 여자로 바뀐 것을 알지 못했던 오카베는 그만 큰 실수를 저지르고 마는데...

오카베는 'D메일'의 실험을 위해 스즈네에게 텐노지의 시선을 끌어달라고 부탁하게 되지만 결국엔 실패하게 된다. 하지만 그 과정 속에서 브라운관 공방에 놓여 있는 42인치 브라운관 TV야말로 '가칭 전화레인지' 에 의한 'D메일' 보내기의 열쇠라는 것을 깨닫게 되는데...

크리스에 의해 타임리프 머신이 완성됨으로써 '시공을 초월할 수 있는 장치' 를 손에 넣게 된 오카베 일행. 그러나 오카베는 타임리프 머신의 실험을 중지, 그것을 세상에 공표하고 알맞는 연구기관에 인도할 것을 결정한다. 연구소 멤버들도 모두 오카베의 결단에 동참하며, 그 동안의 수고를 달래고 타임리프 머신 완성을 기념하기 위한 파티를 열게 되는데... 그리고 비극은 시작되고 만다.

SERN 공작원들의 연구소 난입과 눈앞에서 벌어진 참사. 하지만 스즈하의 기지로 오카베는 타임슬립을 통해 다시금 기회를 얻게 된다. 연구원들을 피신시키고 마유리를 찾아 헤매는 오카베. 과연 그 결과는...?

오카베는 어떻게든 마유리를 살리기 위해 타임리프를 반복하지만, 어떻게 행동해도 마유리의 죽음을 막을 수 없었다. 수없는 타임리프, 반복되는 마유리의 죽음에 지쳐버린 오카베는 결국 주저앉고 마는데... 그 때 크리스가 조심스럽게 오카베에게 다가온다.

정체를 밝힌 스즈하는 IBN5100을 입수하기 위해 1975년으로 가려 한다. 하지만 타임머신이 고장난 것을 뒤늦게 알게 되는데... 오카베는 타임리프를 통해 이틀의 시간을 벌고 다루를 시켜 타임머신 수리에 착수한다.

오카베는 타임리프로 시간을 거슬러가 배지 제작을 의뢰하는 현장을 덮치지만, 그건 다루였다. 어떻게든 스즈하에게 위안을 주려던 다루와 이를 차마 힐난할 수 없었던 오카베. 하지만 이듬날 타임머신 수리가 끝날 즈음, 마유리가 엄청난 발견을 하게 된다.

스즈하 미행을 중단시켜 세계선은 변했지만, 모에카 일당의 습격은 하루가 늦춰졌을 뿐이었다. 이에 오카베는 재차 타임리프를 하여 크리스에게 상황을 털어놓고... 크리스는 D메일을 역순으로 지워나가 IBN5100을 되찾을 것을 제안한다.

다음에 지워야 할 D메일, 루카의 D메일을 지우기 위해 오카베는 루카에게 사실을 털어놓는다. 루카는 힘들어하면서도 마유리를 위해서 D메일을 지우기로 결심하고... 그 대신 오카베에게 하루만 애인으로서 데이트를 해달라고 부탁한다.

오카베는 마지막으로 모에카의 D메일을 지우기 위해 모에카를 찾아간다. 하지만 모에카는 자살한 상태. 이에 어쩔 수 없이 오카베는 재차 타임리프를 감행하고... 그렇게 다시 만난 모에카는 어둠컴컴한 방 안에서 흐느끼며 휴대폰만 붙들고 있었다.

모에카로부터 자백을 받아낸 오카베는 IBN5100이 들어있는 물품보관함 앞에서 잠복한다. 그리고 이를 운반하는 라운더들을 쫓아간 끝에 마지막으로 IBN5100이 다다른 곳은 누구도 아닌 미스터 브라운의 집. 결국 오카베 일행은 미스터 브라운에게 직접 FB의 존재에 대해 묻기로 한다.

베타 세계선으로 돌아가기 위해 남은 D메일은 단 하나. 하지만 그 D메일을 지우면 마키세 크리스는 죽는다. 하지만 마유리 아니면 크리스. 둘 중에 한 명을 선택해야 하는 오카베는...

2036년에서 온 스즈하는 크리스를 살려야 제 3차 세계대전을 막을 수 있다면서 오카베에게 도움을 요청한다. 한참을 고민하던 오카베는 결국 스즈하와 함께 크리스가 죽은 7월 28일로 돌아가지만... 오히려 자기 손으로 크리스를 죽이게 되고, 절망과 실의에 휩싸여 돌아오게 된다.

확정된 과거는 놔두고 결과만을 바꾸는 작전, 오퍼레이션 스쿨드. 그 작전을 실행하기 위해 오카베는 스즈하와 다시금 타임머신에 몸을 싣는다. 시간을 거슬러 올라간 오카베는 계획한대로 움직이고, 다시 운명의 순간이 찾아오는데...