En una conferencia sobre viajes en el tiempo, el científico Rintarō Okabe se encuentra con una mujer que asegura haberlo conocido quince minutos atrás y que es apuñalada.

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Okabe recibe la visita de un autoproclamado viajero en el tiempo y prueba con éxito su microondas usando una banana.

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Okabe se da cuenta de que su microondas manda mensajes al pasado y descubre un secreto perturbador cuando entra a la red de SERN.

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John Titor le revela a Okabe que puede descifrar los archivos de SERN sin un computador IBN 5100, un modelo poco común muy difícil de rastrear.

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Okabe descubre detalles de los horribles experimentos que SERN hizo sobre viajes en el tiempo y recibe una advertencia de Suzuha acerca de Kurisu.

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Okabe manda mensajes de prueba al pasado e intenta hacer, sin éxito, que Moeka no se entere de qué se trata su trabajo.

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Cuando Okabe consigue alterar el tiempo, Titor empieza a creer que Okabe podría salvar al mundo de un futuro distópico.

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Okabe continúa con sus experimentos, lo que lo lleva a producir cambios en el mundo que solo él puede recordar, y también a intentar hacer que Ruka renazca como chica.

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Uno de los cambios ocasiona la desaparición del crucial computador IBN 5100 del mundo, otro cambio produce modificaciones en las propiedades físicas de la ciudad.

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Okabe recibe un mensaje amenazante y Suzuha, que no logra encontrar a su padre, regresa a casa sin decir adiós.

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Okabe se entera de que la televisión en reparación está vinculada a poder mandar mensajes al pasado, Kurisu cree que puede transportar emociones a través del tiempo.

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Kurisu termina su máquina del tiempo, capaz de mandar emociones al pasado. Suzuha teme estar predestinada a convertirse en espía de SERN.

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Okabe utiliza la máquina del tiempo para intentar prevenir el asesinato de Mayuri, pero la misión parece ser más complicada de lo que aparentaba.

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Okabe se siente devastado por no haber podido salvar a Mayuri, Kurisu explica por qué puede no ser posible y Suzuha hace una revelación impactante.

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Suzuha revela los planes de SERN para instalar un gobierno totalitario en 2036; Okabe y el resto del equipo se proponen encontrar al padre de Suzuha.

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Okabe encuentra al padre de Suzuha pero su intento de reunirlos termina en una tragedia que intentará corregir con la máquina del tiempo.

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Cuando Okabe descubre que Mayuri está condenada a morir, intenta, junto con Kurisu, mutar los efectos de los mensajes que han cambiado irreversiblemente el tiempo.

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Okabe intenta convencer a Ruka de que es en realidad un hombre y de que solo si deshace el efecto de los mensajes será capaz de salvar la vida de Mayuri.

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Cuando Okabe descubre que Moeka se suicidó, decide deshacer el acto a través de mensajes, lo que deja a Moeka sintiéndose traicionada.

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Okabe encuentra los IBN 5100 que faltaban y descubre la identidad de "FB", pero también se da cuenta de que obtener el computador implica perder a Kurisu.

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Okabe espera mantener a Kurisu con vida si no hackea el IBN 5100, pero se percata de que o ella o Mayuri deben morir en esta línea de tiempo alterna.

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Kurisu convence a Okabe de dejarla morir para que Mayuri viva. En el momento en que Okabe destruye el microondas, recibe un mensaje crucial de parte de Suzuha.

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Okabe viaja en el tiempo con Suzuha justo antes de la muerte de Kurisu para ver los albores de las máquinas del tiempo y el inicio de la Tercera Guerra Mundial.

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Okabe hace un sacrificio personal para intentar recuperar el orden del mundo y salvar las vidas de sus compañeros.

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