Rok po wydarzeniach ukazanych w serii „Steins;Gate” świat Okabe Rintarou oraz jego przyjaciół – członków Laboratorium Wynalazków Przyszłości – wydaje się powoli stabilizować. Główny bohater, nadal zmagający się z trudnymi wspomnieniami z alternatywnych rzeczywistości, zaczyna coraz częściej odczuwać zjawiska przypominające déjà vu. Tymczasem Makise Kurisu powraca do Japonii z zagranicznych badań, co uruchamia ciąg nieoczekiwanych wydarzeń i zagrożeń dla fundamentów znanej im rzeczywistości. Odkrycie źródła niepokojących wizji prowadzi bohaterów do kolejnego emocjonalnego dylematu, w którym to Kurisu musi sama zmierzyć się z konsekwencjami manipulacji czasem. W atmosferze napięcia, nostalgii i romantyzmu, film opowiada o sile więzi, pamięci oraz o cenie, jaką trzeba zapłacić za ingerencję w czas.
