"Steins;Gate: The Movie" setzt kurz nach den Ereignissen des Steins;Gate-Animes ein. Okabe Rintarou hat die Weltenlinie erfolgreich geändert und das Schlimmste verhindert. Allerdings gibt es eine mysteriöse Verschiebung der Realität, bei der die Erinnerungen der Menschen an Okabe zu verschwinden drohen. Kurisu Makise wird von diesen Gedächtnislücken besonders stark betroffen. Okabe setzt alles daran, die Ursache dieser Anomalie zu verstehen und versucht, Kurisu zu retten. Dabei stößt er auf ein Geheimnis, das mit ihrer Forschung und den Konzepten von Déjà-vu und Zeitreisen verbunden ist.