故事发生在表面与普通城市无异，实则聚集着超能力者的学园都市。上条当麻是一名拥有能将一切异能效果无效化的「幻想杀手」右手的平凡高中生。某一天，少女茵蒂克丝从天而降闯入他的生活。茵蒂克丝是拥有十万三千本魔法书记忆的禁书目录管理者，为躲避魔法师的追杀逃入学园都市。从此，上条当麻被卷入魔法与科学交织的危险世界。他们不断遭遇各种敌人，有妄图夺取茵蒂克丝记忆的魔法师，也有学园都市内部的阴谋势力。上条当麻凭借着善良和勇气，一次次保护茵蒂克丝，同时也逐渐揭开学园都市和魔法世界背后的秘密。在这个过程中，他结识了御坂美琴等伙伴，共同面对接踵而至的危机。