"Steins;Gate 0" ist eine direkte Fortsetzung der ursprünglichen "Steins;Gate"-Serie und spielt in einer alternativen Zeitlinie, in der Rintarou Okabe, der Protagonist, nach einem gescheiterten Versuch, Kurisu Makise zu retten, beschließt, die Zeitreiseforschung aufzugeben. Die Handlung beginnt, nachdem Okabe in der Beta-Weltlinie verbleibt, einer Realität, in der Kurisu tot ist und der Dritte Weltkrieg unvermeidlich erscheint. Okabe leidet unter den psychologischen Folgen seiner Erlebnisse und distanziert sich von seinen Freunden und der Forschung.

Die Geschichte entfaltet sich, als Okabe auf eine künstliche Intelligenz namens Amadeus trifft, die auf Kurisus Gedanken basiert. Durch Amadeus wird Okabe in eine komplexe Verschwörung verwickelt, die sich um die Entwicklung von Zeitreise-Technologie dreht. Verschiedene Organisationen, darunter Stratfor und DURPA, konkurrieren um die Kontrolle über diese Technologie, während Okabe und seine Freunde versuchen, die drohende Katastrophe des Dritten Weltkriegs zu verhindern.

Zu den zentralen Charakteren gehören neben Okabe auch Mayuri Shiina, seine lebensfrohe Kindheitsfreundin, und Maho Hiyajo, eine Wissenschaftlerin, die eng mit Kurisu zusammengearbeitet hat. Maho unterstützt Okabe bei der Erforschung von Amadeus und spielt eine Schlüsselrolle bei der Aufklärung der Geheimnisse um die Zeitreise-Technologie. Darüber hinaus tritt Kagari Shiina, ein Mädchen mit einer mysteriösen Verbindung zu Mayuri, in die Handlung ein und verstrickt die Gruppe weiter in die komplexen Ereignisse.

Die Serie untersucht die moralischen und ethischen Dilemmata der Zeitreise und die Auswirkungen von Okabes Entscheidungen auf die Zukunft. Durch Rückblenden und parallele Handlungsstränge wird die Verbindung zwischen der Alpha- und der Beta-Weltlinie vertieft, während Okabe versucht, einen Weg zu finden, die Welt vor dem Untergang zu bewahren, ohne seine Menschlichkeit zu verlieren. Die Handlung ist geprägt von Spannung, emotionalen Konflikten und wissenschaftlichen Konzepten, die die Serie zu einem komplexen und fesselnden Werk machen.