Anime ini bercerita tentang Okabe Rintaro, seorang pemuda autis nyentrik yang suka berkhayal dan menyebut dirinya sebagai seorang mad scientist Bersama dengan ahli komputer bernama Hashida Itaru dan gadis ‘kikuk’ bernama Shiina Mayuri, mereka mendirikan laboratorium kecil untuk bereksperimen terhadap benda-benda elektronik. Lewat sebuah kebetulan luar biasa, mereka tak sengaja menciptakan sebuah mesin waktu sederhana dari hasil modifikasi sebuah handphone dan microwave.