剧场版紧接TV版结局，描绘了冈部伦太郎成功抵达Steins Gate世界线后的新危机。他因多次世界线跳跃，累积了大量“Reading Steiner”负荷，导致其存在被世界线本身排斥，开始不定期地从现实中“消失”，记忆也逐渐模糊。为了阻止冈部彻底湮灭，红莉栖与真由理等人决定联手，利用时间跳跃机器再次介入过去。影片的核心冲突在于：冈部必须不断回到过去修正自己“存在”的根基，但每一次干预都可能引发新的蝴蝶效应。他发现自己与红莉栖之间存在着一种超越时间线的“既视感”联系——那是两人在无数世界线中共同经历的命运羁绊。随着冈部记忆的碎片化，他逐渐意识到，唯一能让他留在现实的方法，可能是放弃自己作为“观测者”的身份，而这将意味着永远失去与红莉栖的相遇。本作在延续原作硬核科幻逻辑的同时，更侧重情感刻画。红莉栖为拯救冈部而做出的牺牲，以及冈部在“自我存在”与“他人幸福”之间的抉择，构成了全片最动人的部分。导演以细腻的叙事和极具张力的画面，将时间悖论与人性的脆弱交织在一起，最终给出一个既残酷又温暖的答案：即使记忆消逝，命运也会让彼此再次相遇。