Dezember 2010 auf der β-Weltlinie. Okabe Rintarou hat sich letztendlich dafür entschieden, Mayuri zu retten und dafür Kurisu aufzugeben. Doch dann taucht in seinem neuen Alltag als Student unverhofft eine ehemalige Bekannte von Kurisu auf und enthüllt Okabe, dass an einer ganz besonderen KI gearbeitet wird.

Okabe wird von Professor Leskinen und seiner Assistentin Maho Hiyajo zu einem Gespräch eingeladen, als er erklärt, dass er mit Kurisu befreundet war. Die beiden vertrauen ihm eine besondere Aufgabe an.

Mayuri plant für alle eine große Weihnachtsfeier im Labor, die eine Überraschung werden soll. Okabe unterhält sich währenddessen viel mit Amadeus-Kurisu und scheint daran Gefallen zu finden.

Okabe glaubt, dass sich die Weltlinie erneut verändert, da sich sein Reading Steiner aktiviert. Währenddessen findet Daru heraus, dass Suzuha nach jemandem sucht und kontaktiert jemanden, den Rintaro nicht erwartet hat.

Auf der Suche nach Kagari stellt sich heraus, dass auch andere Parteien bereits nach ihr suchen. Als Okabe dann einen Anruf von Maho bekommt, die anscheinend verfolgt wird, eilt er ihr sofort zur Hilfe.

Mayuri und Kagari fassen sofort zueinander Vertrauen, obwohl sie sich nicht kennen sollten. Zur Neujahrsfeier pilgern alle zum Tempel von Ruka. Doch die festliche Stimmung wird bald durch einen Anruf unterbrochen.

Okabe muss sich erneut einer grausamen Realität stellen, denn egal wie er sich entscheidet, wird er jemanden für immer verlieren.

Nach seiner Rückkehr setzt Okabe alles daran herauszufinden, welche Mächte im erneut aufgeflammten Rennen um die Entwicklung einer Zeitmaschine ihre Hände im Spiel haben und wie er seine Freunde vor ihnen schützen kann.

Maho versucht Amadeus wieder zum Laufen zu bringen. Als sie bei Faris übernachtet, lernt sie auch Moeka etwas näher kennen. Am nächsten Tag vertraut sie Okabe bei einem Besuch in Akihabara ein Geheimnis an.

Alles dreht sich um Kurisus Vermächtnis. Okabe, Daru und Maho werden wegen ihrem Laptop bald abermals zur Zielscheibe unbekannter Mächte.

Kagari scheint es nicht gut zu gehen und alle vermuten, dass ihre Erinnerung bald zu ihr zurückkehren könnte. Doch was hat es mit dem Lied auf sich, auf das Kagari so stark reagiert?

Kagari scheint einige Kindheitserinnerungen wiedergefunden zu haben, doch es gibt einige merkwürdige Abweichungen. Okabe möchte diesen natürlich auf den Grund gehen.

Kagari ist verschwunden! Könnte die erneute Entwicklung der Zeitsprungmaschine helfen, das Rätsel um sie endlich zu lüften?

Suzuha fürchtet, dass ihre Eltern nicht zusammenfinden könnten und sie dadurch nie geboren werden wird. Es ist Zeit, die beiden endlich in die richtige Richtung zu schubsen.

Okabe arbeitet hart daran, dass er in Zukunft im Ausland studieren kann. Währenddessen versuchen Daru und Maho, die Zeitsprungmaschine zu entwickeln. Davon darf Okabe aber nichts mitbekommen.

Mayuri möchte von Suzuha wissen, was Okabe eigentlich durchgemacht hat und warum er nicht mehr ihr Hououin Kyouma sein kann. Daraufhin trifft sie eine gravierende Entscheidung.

Das Geschehen verdichtet sich auf einen bestimmten Moment auf dem Dach des Labors. Nun endlich werden die Karten im Kampf um die Zeitmaschine offengelegt!

Der Zeitpunkt des unumstößlichen Anfangs des dritten Weltkriegs ist trotz Okabes Vorsichtsmaßnahmen eingetreten. Nun muss er sich für einen Schlachtplan entscheiden.

In seinem erneuten Versuch, Mayuri und diesmal auch Szuzha zu retten, muss sich Okabe abermals Zeitsprüngen aussetzen. Doch plötzlich landet er in einer ganz anderen Zeit, als geplant...

Okabe muss wieder ins Jahr 2011 gelangen. Doch dieses Mal ist er nicht alleine und alle arbeiten zusammen an dem Plan des wiedererweckten Mad Scientist.

Erneute Versuche, erneute Rückschläge. Wie kann der Ausbruch des dritten Weltkrieges bloß gestoppt werden? Okabe kommt zu einer Erkenntnis, die ganz und gar nicht leicht zu verdauen ist.

Kann Okabe die Weltlinie erreichen, in der er Mayuri und Suzuha retten kann? Und welche Rolle werden die Entscheidungen von seinen Freunden spielen?