故事发生在面积占据东京都的三分之一，居住着230万名人口且其中八成人口是学生的巨大都市“学园都市”。学园都市的学生均会接受超能力开发，借由药物、催眠术与通电刺激等方式取得超能力。能力者以范围和威力分为无能力者Level 0至超能力者Level 5。

主角御坂美琴是学园都市中仅七位超能力者Level 5的其中一人，排行第三。她是拥有操纵电击能力的“电击使”，因其特有的绝招(将硬币以音速的3倍的初始速度发射)“超电磁炮Railgun”而得名。

本作通过美琴的视角来描绘学园都市的平常而不平凡的日常生活，也叙述学园都市秘密进行非人道性质的实验，从而使大家对于本作及本篇《魔法禁书目录》的背景(世界观中科学侧)的认识慢慢变得清楚。
 

【终极间谍的天才斗智之战】：在结城中校的力排众议下，日本陆军成立了间谍培训学校“D机关”。在这里，所有成员都被灌输了彻底否定军人信条的三大戒律：“不准死”、“不准杀人”、“不准被抓”。这样的组织自然成为他人的眼中钉，时时腹背受敌；然而“魔王”－结城中校以他犹如魔术师般的高超手腕交出间谍大战的丰厚战果，就连隐身在陆军内部的敌人也被他逐一消灭……从东京、横滨到伦敦、上海，紧张刺激的间谍殊死战，就此展开！

D机关（D機関）

传说中的间谍──“魔王”结城中校在日本陆军设立间谍养成学校兼谍报机关。“D机关”的存在只有极少数陆军高层才知道他们。于昭和12年（1937年）设立。

除结城中校外，无人知道D机关成员的真实身份，连成员自己也都以假名和假经历彼此往来，可说是一群带着假面具过日子的人。成员来自各方，学习各国语言，接受炸药、无线电、开锁、台球、变装等技术训练，甚至包括追求女性的方法，是一群为了国家，带着假面具过日子的人。

陆军内部似乎依旧对设立谍报员培训所一事极为反弹，因而删减原本的预算。这栋建筑是接收昔日陆军使用的老旧鸽舍，加以临时改建而成。后来陆续有人加入或退出，最后留下十二名学生（动画版为八名）。

在人类的心理状态和性格倾向都将即时的数值化的未来。人们为了实现“好的人生”的数值指标，而将所有的感情、欲望、社会病态心理倾向等记录并管理起来。判断人类心之所在的方法，则是以某些人的个人灵魂本身作为标准，而这些被作为计测值的人们，他们被称为“PSYCHO-PASS”。其中与犯罪相关的数值也用“犯罪系数”来计测，犯罪者们就根据这些数值被制裁。维持治安的警察们常常和抓捕犯人们的行动部队“执行官”、以及监视指挥执行官们的“监视官”们一起作为一支队伍执行任务。自身就有着相当高的犯罪系数、能够接近犯罪根源的搜查官才能够成为优秀的“执行官”。

因为“执行官”也有着可能孕育成犯罪者的危险倾向，所以就需要对搜查行动有着冷静的判断力的精英“监视官”来监视。公安局刑事科一系的成员们各怀想法，虽然常常会与正义所在之处相悖却不得不继续执行任务。他们的所面临的彼岸将会有着什么。

第一季共22集，于2012年10月11日开始播放。新编辑版第一季共11集，于2014年7月11日开始播放。

第二季共11集，于2014年10月9日开始播放，完全新作剧场版「世界篇」于2015年1月9日公开。

剧场版三部曲《心理测量者 SS》于2019年1月开始上映。