Steins;Gate 0 è ambientato dopo un presunto finale negativo di Steins;Gate, in cui il protagonista Rintaro Okabe non riesce a salvare la vita di Kurisu Makise dopo aver viaggiato indietro nel tempo e si arrende. Zero segue le conseguenze della scelta di Rintaro e gli effetti che questa ha sul mondo, mentre la Terza Guerra Mondiale si avvicina di giorno in giorno. Diversi mesi dopo, Rintaro assiste a una conferenza di Alexis Leskinen e Maho Hiyajo, dell'Università Viktor Chondria, l'università presso cui lavorava Kurisu. Lì gli viene presentato il progetto Amadeus, un'IA avanzata capace di replicare una persona in base ai suoi ricordi, utilizzando come base la tesi precedentemente pubblicata di Kurisu. Una volta che incontra Maho Hiyajo e il Dottor Leskinen, a Rintaro viene presentata l'opportunità di agire come tester per Amadeus, o, più precisamente, una versione di Amadeus che utilizza i ricordi della defunta Kurisu Makise.