本作的故事发生在游戏发售后一年的2010年，背景为现代日本，舞台从涩谷转移至秋叶原。其世界观与前作CHAOS;HEAD共通，但两部作品之间并无直接关系。

故事开始于2010年7月28日，“未来道具研究所”社团的两人，冈部伦太郎和椎名真由理去秋叶原广播会馆参加中钵博士的时间旅行理论发表会，见到了年仅18岁就在《科学》杂志上发表学术论文的天才少女牧濑红莉栖。发表会结束不久后，在会馆8楼深处，冈部发现了身上满是鲜血的红莉栖。惊慌失措的他带着真由理立刻离开会馆，给社团另一成员桥田至发送一条电子邮件告知这一事件。然而发送后的瞬间，冈部愕然发现街道人群消失，广播会馆及周围早已因不明人造卫星坠落缘故被封锁，没有人记得他所经历的事件。

数小时后，冈部和阿至在大学讲习现场再次遇见红莉栖，引发一阵骚乱。对冈部所说的话感到兴趣而至“未来道具研究所”的红莉栖偶然见到了冈部他们进行的实验，一连串研究发现冈部发送的电子邮件在一周前被收到!“未来道具研究所”研制的未来道具8号“电话微波炉(暂名)”竟然具备着将电子邮件发送到过去这一时间机器的功能。此时，冈部他们还不知道，这一发明，和他那封送到过去的电子邮件，已经影响了整个世界的未来……

作品中从架空的事物到实际存在的企业、大学、商品都以真名登场，现实中流传的都市传说、阴谋论、网络语言等话题也有提及。故事的核心由自称为未来人、实际上存在的网络人物约翰·提托所流传的话语、通过主人公的言行和手机进行操纵的游戏系统、网络上流传的“la jodaso stiana(食堂之男)”等为主题的小故事等构成，并借此虚实结合地展开故事。其开始时稍难理解，过半时突然展开。其中多有伏笔，结尾一气呵成。有评论称本作品“通关后还想消除记忆再来一次”。

2029年，日本因突然爆发的”Apocalypse Virus（天启病毒）“的蔓延而陷入了混乱之中。处于无政府状态的日本，受到了由超国家之间所组织成的名为“GHQ”的组织的武力介入并接受其统治，东京的六本木更成为被封锁的地区。之后又以名为“lost christmas（失落的圣诞）”的事件为契机，日本失去了独立国家的实质权力，并被赋予了表面上的自治权，由此人们开始享受短暂的和平。

时光流逝，10年后的2039年。少年樱满集怀抱着抑郁的心境，并对世间冷眼相待。樱满集是在天王州第一高校就读的高中二年生，与同学们保持着一定距离的同时，度过着闲散而又平静的日子。

然而集安稳的日常在某一天突然宣告结束。那天放学后，在自己中意的老地方和一名少女不期而遇。少女名为楪祈。她正是集所憧憬，并在网上有着巨大影响力的歌手。而她也有不为人知的一面。祈正是由17岁青少年恙神涯所率领的“葬仪社”——一个在被封锁的城市中歌颂着从”GHQ“手中得到”日本的解放“而赌上性命不断孤独地战斗着的抵抗组织——的成员之一。

集在祈与涯引导之下，与葬仪社而发生了关联。尔后因为关系紧迫获被女主使用了虚空基因组，他的右手上出现了“王之刻印”。通过刻印，集可以自在地从人的身体里抽取出名为“void（虚空）”的物质，并以借此为武器得到战斗的力量。然而这也仅仅是，他所背负的“罪之王冠”的物语的开幕罢了……