Công việc của người huấn luyện chó là gắn kết chó và người lại với nhau. Miyu Samura, một chàng trai trẻ thiếu quyết đoán, gặp Shinichiro Niwa, một người huấn luyện chó có tài thần kỳ, khi đang dắt con chó đi dạo do bị bạn gái cũ ép buộc.
Câu chuyện của Stein Gate diễn ra ở Akihabara, câu chuyện kể về một nhóm bạn cố gắng biến cái lò vi sóng của họ thành một bộ máy gửi được tin nhắn về quá khứ. Trong lúc họ thực hiện các thí nghiệm khác nhau, thì họ bị một tổ chức mang tên là SERN cũng đang nghiên cứu lãnh vực du hành vượt thời gian theo dõi. Khi đó, các nhân vật của chúng ta phải cố gắng trốn thoát khỏi nanh vuốt của tổ chức đó. Thế rồi câu chuyện bắt đầu.
Từ nhỏ Aya luôn được ông nội kể cho nghe câu truyện về thiên nữ, trong trí tưởng tượng non nớt của cô bé truyền thuyết thiên nữ là có thật. Vào sinh nhật 16 tuổi, hai anh em sinh đôi Aki và Aya Mikage được đưa đến đến nhà ông nội của họ để làm một cuộc thử nghiệm nhằm quan sát xem, hai đứa trẻ có được thừa hưởng dòng máu thiên thiên nữ không?
Rei Kiriyama là một cậu bé 17 tuổi sống một mình. Mặc sống độc lập nhưng anh ấy chưa trưởng thành về mặt cảm xúc, và các vấn đề của mình tiếp tục ám ảnh ông trong cuộc sống hàng ngày các mối quan hệ với gia đình và bạn bè. Trong khi đó, sự nghiệp chuyên nghiệp của cậu bước vào một cuộc khủng hoảng.
Miyu cũng là một nữ sinh lớp 8 bình thường như bao nữ sinh khác. Bỗng một ngày nọ ba mẹ của cô quyết định qua Mĩ để gia nhập NASA và giao cô cho người bạn thân của họ là Saionji chăm sóc. Nhưng Miyu không ngờ là người bác Saionji đáng tin cậy ấy cũng y hệt ba mẹ vô trách nhiệm của cô, ông bỏ lại Miyu và cậu con trai Kanata của mình để sang Ấn Độ tu luyện.