上条当麻是学园都市的一名高中生。在这座位于东京都西部的封闭都市中，学生占到了总人口的八成，“超能力开发”被列为绝大多数学生的必修课，在Level 0到Level 5的等级排名上相互竞争。不幸地，上条当麻被评定为无能力者；但他的右手有着能将一切异能消除的不明力量，他本人称其为“幻想杀手”。似乎是连同神的祝福一同抹杀的关系，他每天都过着不幸的生活。

暑假的一天，在宿舍的阳台上，上条当麻遇见了一位挂在阳台栏杆上的修女。她自称“禁书目录Index”，脑海中装有十万三千册“魔道书”，正在从不为人所知的“魔法”世界逃亡。就这样，上条一脚踏进了魔法与科学的纷争。

本作的世界观以现实世界为蓝本，但并未说明详细历史时期，大致可以推测故事发生在虚构的近未来[d]。其历史与现实世界有共通点（如前两次世界大战、冷战等；亚雷斯塔更是现实中存在的人物），但也有显著的差异。

学园都市是科学势力的大本营，同时也是本作的主要舞台。位于日本东京西部，居住着230万人口，其中八成人口是学生，而这些学生大都是超能力开发的实验对象。学园都市具有领先世界20-30年的科技实力，掌握着多种近未来高科技兵器，并公开地培养超能力者；事实上是由统括理事会所主导的、严格封闭的国中之国。

而魔法势力则较为分散，主要由名目繁多的宗教组织和魔法结社构成，也有不属于任何组织的魔法师存在。教会势力中，十字教有三大主要教派：英国清教、罗马正教和俄罗斯正教（分别以英国圣公会、天主教和东正教为原型）；而魔法结社则包括以黄金黎明为源头的黄金系结社、依靠北欧神话理论的“捣蛋鬼”，阿兹特克系的“有翼者的归来”等。魔法势力之间常会出于各自不同的目的互相斗争，魔法师出于个人信念私自行动的现象也广泛存在。

在魔法势力与科学势力之外，尚有两不从属的一般组织与国家，如美国；作品中也出现了许多虚构的政权，除学园都市外，还有“伊莉沙里纳独立国同盟”、“巴格吉城”等。

本作中，除“现实世界”之外，尚存在更高等级的、无法以一般手段探知的其他次元的“位相”；神、魔神、天使、妖精、无法以语言名状的高等级存在[e]，也均在作品中有所提及。

夜晚。如同逃跑一般奔驰在城市中的藏原走。他的侧面，突然有辆自行车冲来。素不相识的男子，对阿走发问了。 “你喜欢跑步吗?”

男子的名字是清濑灰二。就这样，阿走在灰二的引导下，到达了名为竹青庄的老旧公寓。 9名个性丰富的住民住在那里。阿走来到最后的空房间，虽然感到困惑，却仍然被强行留下。他怎么也没有想到，自己会成为这里的“第10个男人”……。

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成神阳太（花江夏树 配音）是一位非常平凡的男子高中生，正在享受他高中生涯里的最后一个暑假。一天，正在篮球场打球的阳太邂逅了一位名叫佐藤雏（佐仓绫音 配音）神秘少女，少女告诉了阳太一个惊人的消息——“30天后，世界就会毁灭”。

阳太收留了无家可归的雏，虽然对她的暴言半信半疑，但雏所展现出的准确的预知能力让阳太渐渐开始相信她所言非虚。个性沉稳成绩优异的伊座并杏子（石川由依 配音）、外表看似冷淡但实际上有着一副热心肠的国宝阿修罗（木村良平 配音）、总是懒懒散散大大咧咧的成神空（桑原由气 配音），雏很快就交到了一群好朋友。

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