位於東京西部的巨大「學園都市」。在總人口達230萬人，其中約8成是學生的這座都市中，實施著超能力開發的特殊課程，學生們的能力被給予從「無能力Level 0」到「超能力Level 5」的六階段評價。
高中生上條當麻，也是住在學園都市的學生之一。他由於隱藏在右手中的力量——只要是異能之力，就連神的加護都能消除的「幻想殺手Imagine Breaker」，而被評價爲名落孫山的「無能力」，過著充滿不幸的人生。
而上條的學生生活，由於暑假開始時從天而降的純白修女而發生了巨大的變化。自從與逃離「魔法」世界的她——「禁書目錄茵蒂克絲」相遇開始，上條就被捲入了各種各樣的事件中。統率學園都市的「科學」方、與茵蒂克絲關聯的「魔法」方，在驚險地解決雙方事件的過程中，他的人際關係也逐步擴展。之後，魔法一方的十字教最大宗派羅馬正教，終於注意到上條的存在……。
如同呼應魔法方一般，科學方的學園都市也有所動作。但也有與逐漸開始對立的世界動向抗爭的人不斷出現。那些通過與上條有所關聯，而使命運大爲改變的「英雄」們。
他們挺身而出與世界對峙。如同上條當麻做過的那樣。
科學與魔法第三次交織之時，故事將大幅推進！！