思春期症候群—這是在網路上流傳，只會發生在青少年身上的神祕事件。「聽見某人的心聲」也好、「遇見某人的未來」也好 、「誰和誰的人格交換」也好，都是被稱為思春期症候群，沒人相信的都市傳說。 就讀峰原高中二年級的梓川咲太在某天幫妹妹在圖書館借書時，偶然遇見野生的兔女郎，而那個兔女郎的真實身分是家喻戶曉的、已引退兩年的藝人、三年級的櫻島麻衣，她因為思春期症候群的症狀而逐漸被人遺忘，而咲太為了幫她而逐漸親近在學校被當成空氣的麻衣。

描繪福島的現在，再平常不過的相遇的故事。這個世界，仍然有愛。

古色古香的京都，奇妙的戀愛之旅正在展開。春天，黑發少女踏上尋找偽電氣白蘭地的夜之旅，學長卻被從天而降的錦鯉砸暈；夏天，少女在舊書市尋找心愛的童年繪本，學長則面臨殘酷的火鍋地獄；秋天，身背紅鯉魚的少女化身不倒翁公主，與拼死出演頑固王的學長相遇在學園祭的舞台；冬天，手持夢幻感冒藥的少女打倒感冒之神，與學長一起向京都的天空飛去……

在參拜母親墳墓的回程途中，真嗣和葛城美里遭遇了第七使徒的攻擊，關鍵時刻2號機勢如破竹挫敗對手，真嗣也由此結識了2號機的操縱者式波·明日香·蘭格蕾，與沈默寡言的綾波麗不同，明日香自信張揚，甚至有些自大，在和真嗣相處的日子裡，彼此鬧出不少的笑話，他們三人分別駕駛著零號機、初號機和2號機，抵抗了第八使徒猛烈的攻擊，在這一過程中，淡淡的情愫悄然在這三個青年男女的心中萌生，不久後，第九、十使徒相繼降臨，真嗣他們面臨著生與死的殘酷考驗。

在2022年，以量子物理學者兼天才遊戲設計師而聞名於世的程式設計師——茅場晶彥，成功開發世界第一款完全潛行專用的裝置「NERvGear」。「NERvGear」裝置機器具有虛擬實境（VR）的功能，外型類似包覆頭部的拳擊用護具，創新的設計替世界帶來無限可能，無論是醫療、通訊、交易等。因「SAO事件」而產生以「強化安全性」的後續機種——「AmuSphere」。四年後，猶如與前兩款虛擬實境裝置抗衡的新世代擴增實境（AR）機種「奧格瑪（Augma）」問世。其裝置號稱取消「完全潛行」功能並將擴增實境功能發揮到極致，讓使用者能在清醒的狀態下使用，同時搭配更吸引玩家的一款名為《Ordinal Scale, OS》的專屬 ARMMO RPG 遊戲，在這樣既方便又安全機制下，讓「奧格瑪」短時間就在玩家間廣為流傳、蔚為風潮。劇情主軸承接動畫版第二季的時間序之後。

劇情接自《命運石之門》動畫第25集（OVA）。 2011年8月，岡部倫太郎抵達命運石之門已過一年。這是真由理和紅莉栖都不會死亡，未來未知的世界。平常在美國的紅莉栖因故回來日本，正當眾人為了歡迎她而聚在一起烤肉時，岡部開始看到幻覺：一開始是過往他於其他世界線上的記憶突然鮮明起來；後來更出現他不曾待過的世界線的「記憶」。隔天，紅莉栖的飯店遭人闖入，留下了「電話、電話微波爐、SERN」的訊息。紅莉栖稍後遇到岡部，兩人談起其他世界線、命運探知。紅莉栖剛說既視感也許是一種命運探知，岡部便突然從她眼前消失。 之後一週，即使世界照常運轉、沒人覺得不對勁，紅莉栖一直覺得似乎忘了什麼。她依在飯店收到的提示造出了時間跳躍機，將自己的記憶送回烤肉當晚，發現忘掉的是岡部。此時鈴羽現身，表明自己是為了拯救岡部而搭乘時間機器從未來而來，並說明岡部消失是因為承受了太多其他世界線的記憶，無法將命運石之門世界線認知為現實。然而岡部拒絕接受幫助，藉自身經驗說明改變過去是非常危險的事。隔天，紅莉栖再度目睹岡部消失。因為進行過一次時間跳躍，她勉強記起了岡部，但因他的話決定不改變過去。 鈴羽預言紅莉栖會矛盾一輩子，最後造出時間機器、推出拯救岡部的方法，卻又不准任何人改變過去。紅莉栖辯不過她，被說服搭上了時間機器。拯救岡部的方法是不改變既定事實，只改變岡部的記憶。紅莉栖選定對岡部而言曾發生重大事件的2005年下手，過程中卻不小心讓年少的岡部出車禍。雖然岡部因為世界線收束而不會死在那，紅莉栖仍不敢再輕易嘗試回到過去。回到研究所，她發現其實眾人還依稀對岡部有印象，再度下定決心回到過去。她跟少年岡部講述「鳳凰院凶真」等岡部的「瘋狂科學家」設定，並取了他初吻，成功給他難以磨滅的記憶。回到2011年，岡部因該份記憶而能認知此世界線和其他世界線的不同，因此回歸命運石之門世界線。