《命运石之门》的剧情围绕着时间旅行和命运改变展开。主人公冈部伦太郎，一个患有严重中二病的大学生，自称为“凤凰院凶真”，与伙伴们组成了“未来发明研究所”，在秋叶原的一个简陋实验室内进行各种古怪发明和调查。

一天，冈部与青梅竹马真由理一同前往科学讲义会场，遇见了天才少女牧濑红莉栖。然而，冈部在会馆楼道内听到一声惨叫，发现牧濑倒在血泊中。他用手机短信将这件事告诉好友桥田至，却意外触发了实验室里的“未来道具”，导致世界线发生了变动。

冈部发现自己成为了能够观测到不同世界线的孤独者，他开始尝试利用“未来道具”来修正这个错误，但每一次的修正都会引发新的悲剧。在不断的时间跳跃中，冈部与伙伴们逐渐揭开了隐藏在时间背后的秘密，并面临着越来越复杂的道德困境。

最终，冈部在无数次的尝试后，终于找到了能够拯救所有人并恢复原本世界线的方法，但他也必须付出巨大的代价。整部动漫充满了悬疑和思考，以科学理念推动剧情发展，展现了时间旅行和命运改变所带来的复杂影响。