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Okabe ha finalmente abbandonato l'idea di salvare Kurisu dal suo destino. Dopo essere tornato a scuola, riprende il ritmo monotono della vita quotidiana.

Dopo un incontro casuale con Maho dove scoprono di conoscere qualcuno in comune, Okabe ha il suo primo faccia a faccia con la sua speciale intelligenza artificiale, Amadeus.

Mayuri cerca di riunire tutti per una festa di Natale in laboratorio, ma Okabe ha un brusco risveglio.

Suzuha spiega a Daru che sta cercando Kagari Shiina, futura figlia adottiva di Mayuri che ha viaggiato con lei dall'anno 2036 ma è stata separata da lei nel 1998.

Daru assume Moeka Kiryu per assistere nella ricerca di Kagari. È una scrittrice nell'attuale linea di universo, ma Rintaro la riconosce come l'assassina di Mayuri.

Suzuha è sicura che la ragazza colpita da amnesia sia Kagari Shiina, ormai scomparsa da tempo. Più tardi tutti festeggiano il nuovo anno visitando il tempio di Ruka.

Mentre Okabe cerca risposte sull'attacco, i guai con Amadeus portano una svolta sorprendente di eventi.

Okabe riscopre, con angoscia, che quando si cambiano le linee temporali, bisogna fare dei sacrifici.

Occorrerà tempo perché Okabe identifichi gli aggressori e le loro motivazioni, ma l'imminente crisi della terza guerra mondiale costringe Suzuha a ricorrere a misure disperate.

Dopo che i rinforzi sono stati chiamati per pulire la disastrosa stanza di Maho, l'appuntamento ad Akihabara tra lei e Okabe si conclude con una confessione sorprendente da parte di Maho.

Okabe deve convincere Maho a rinunciare al suo oggetto più prezioso, ma un inaspettato pericolo li costringe a negoziare per la propria vita.

Kagari tenta di rintracciare le origini di una canzone nella speranza che scopra i suoi ricordi perduti.

Dopo aver finalmente ottenuto un indizio sul passato perduto di Kagari, Okabe finisce per scoprire molto più di quanto si aspettasse.

Kagari è scomparsa da mesi e gli sforzi di Rintaro per ritrovarla non danno risultati. Daru e Suzuha chiedono a Maho di aiutarli a costruire una macchina del tempo.

Stufa della passività di suo padre, Suzuha deve far diventare Daru un uomo prima che Yuki finisca con qualcun altro.

La testardaggine di Okabe fa volare pugni e lacrime vengono versate. Mentre la scadenza per l'utilizzo della macchina del tempo si avvicina rapidamente.

Mentre Suzuha si prepara a compiere la sua missione, Mayuri trova la determinazione di cui ha bisogno per confessare ciò che pensa. Tutto questo quando la tragedia colpisce.

Il caos si scatena intorno alla macchina del tempo quando un cattivo del futuro agisce nel passato e rivela il suo intricato piano.

La macchina del tempo è scomparsa insieme a Mayuri e Suzuha. Rintaro spinge Maho e Daru a costruirne un'altra per poter salvare tutti.

Rintaro si sveglia dal viaggio nel tempo in una situazione inaspettata. Dopo essersi reso conto di dove si trova, deve affrontare una terribile e inevitabile verità.

Rintaro deve affrontare un compito psicologicamente arduo ed eseguire oltre 3000 salti nel tempo per tornare al 2011. Amadeus Kurisu lo aiuta a prepararsi per il viaggio.

I russi sono responsabili della distruzione della macchina del tempo, ma l'unica soluzione escogitata da Rintaro e dai suoi amici ha conseguenze devastanti.

Rintaro arriva in una linea di universo dove Amadeus non esiste e risolve la questione russa, ma Leskinen lo ostacola ancora nel raggiungimento del suo obiettivo.