Beberapa bulan setelah peristiwa Steins;Gate, Rintarou Okabe dan kelompok teman-temannya diundang untuk bergabung dengan kenalan mereka, Faris NyanNyan, yang berpartisipasi dalam acara pertempuran Rai-Net di Amerika Serikat. Di sana, mereka bertemu dengan seorang rekan lama: Kurisu Makise, yang telah mengingat kembali ingatan yang terpecah-pecah tentang peristiwa yang terjadi di garis dunia lain dalam bentuk mimpi. Dia berhadapan dengan Okabe, menanyainya apakah kejadian-kejadian tersebut-khususnya insiden di antara mereka berdua-memang benar-benar terjadi.