Аниме «Патэма наоборот» переносит зрителя в фантастическую вселенную, пострадавшую от таинственной катастрофы, которая разделила человечество на два народа. Одни живут в подземном мире, где гравитация тянет вверх, и осваивают небо, как обычную поверхность. Другие обитают на поверхности, привязанные к земле, и с опаской смотрят в бездну над головой.
Действие разворачивается в вымышленном мире, стилизованном под Высокое Средневековье, где реальность тесно переплетается с измерением, известным как Бездна. Здесь действуют иные законы, а власть над Дверью в Бездну и возможность заключать договоры с её обитателями — «цепями» — делает аристократические дома почти непоколебимыми.
Действие разворачивается в 2019 году, через тридцать слав после разрушения Токио в Третьей мировой войне. На руинах возведён процветающий, но жестокий мегаполис Нео-Токио, где правит коррумпированная элита, а улицы контролируют банды байкеров. В этом мире, на грани социального взрыва, тайные военные исследования парапсихологических способностей людей приводят к появлению неконтролируемой силы.