Wir schreiben das Jahr 2030. In der isolierten Forschungsstadt Rokumei läuft wie immer das Geschäft - bis in der nuklearen Forschungsanlage "LABO" plötzlich mehrere Explosionen losgehen. Die Stadt schickt "Sirius", eine Elite-Rettungstruppe, nach mit der Situation umgehen. Aber die Situation verschlimmert sich nur noch, wenn der Atomreaktor von LABO zusammenbricht und die Anlage geschlossen wird - mit Sirius-Mitgliedern und Überlebenden. Mit tödlicher Strahlung, die überall undicht ist und nicht genug Anti-Strahlen-Medikamenten, die bis zum endgültigen Abheben reichen, machen die Überlebenden mehr und mehr grimmige Entdeckungen. In ihrem Kampf ums Überleben, in einer Todesfalle voller Feuer und Strahlung, lernen sie, dass Zweifel ihr größter Feind ist und vertrauen ihrem größten Vermögen.

Die Geschichte von Root Double zeigt zwei verschiedene Protagonisten: Watase Kasasagi, ein Kapitän der Rettungskräfte, der seine Erinnerungen in den Stunden nach dem Vorfall verloren hat, und Natsuhiko Tenkawa, eine Studentin, die in den sechs Tagen zuvor die Hinweise zusammengetragen hat. Der einzige Schlüssel zum Überleben liegt in den Händen des Spielers mit dem Senses Sympathy System (SSS). Im Gegensatz zu herkömmlichen visuellen Romanen hat Root Double keine klaren "Auswahlmöglichkeiten", aber das Spiel nutzt SSS, um dem Spieler zu erlauben, die Geschichte rein emotional zu manipulieren. Ihre auf die Charaktere projizierten Emotionen, insbesondere Ihr Vertrauen in sie, prägen den Fortgang der Geschichte. Nur mit der effektiven Nutzung dieses Systems und der Vervollständigung der Geschichten beider Protagonisten kann der Spieler die Wahrheit zusammenfügen und hoffen, einen Weg aus der Einrichtung zu finden.