Chaos;Head primeiramente se passa em Shibuya, Tóquio. Muitos dos locais físicos de Shibuya estão cheios de pedestres e muitos edifícios aparecem no jogo com seus nomes alterados. Alguns sites de internet notáveis como Wikipedia, 2channel, YouTube, e Yahoo! aparecem no jogo com nomes modificados como We-Key Pedophilia, @-channel, MewTube, e Taboo!.
Como o título diz, temas psicológicos são relatados um a um e comparando sobre conflitos físicos e mentais em Chaos;Head. Desilusões e o método de projetar sua própria ilusão dentro do mundo físico ou em algum sistema virtual, é a chave mestra por trás da história. Outros temas científicos como os conceitos de matéria, antimatéria, e o Oceano de Dirac também são trazidos a tona.