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。

在架空世界的日本，为了公序良俗等理由，政府制定了侵犯人权的“媒体良化法”（媒体优质化法），并成立了“媒体良化委员会”（媒体优质化委员会）与“良化特务机关”（优质化特务机关）来进行媒体检阅工作。与这个强权机关对抗的唯一组织，即为“图书馆”。一群热爱图书馆自由的人们，武装自己与良化机关进行战争，守护图书馆的自由。笠原郁在高中的某一天看到了想买的书，却遇上了良化委员会的成员，这时却出现了一名图书队员，使对方离开。公元2019年（正化31年），笠原郁加入了战争……

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就读于私立白城学园高中的男主角绫濑裕人，有一位同班同学乃木坂春香，是一位容姿端丽、才色兼备的深闺型千金小姐，有“白银星屑”（白銀の星屑）、“琴键上的公主”（鍵盤上の姫君）等多种美称的学园偶像。但是，某天当裕人代替好友朝仓信长去图书馆还书时，不小心发现了她不为人知的秘密。事实上，她是一位…秋叶原系。不小心知道这个秘密的裕人，在不知不觉中开始和春香有了交流……

故事发生在私立白城学园中，乃木板春香（能登麻美子 配音）是学校里无人不知无人不晓的千金小姐，每当提起她，同学们便自觉地使用起了敬语，更为其冠以了“白银星屑”和“琴键上的公主”等美名，甚至有针对她而存在的后援团，痴心地支持着春香。

绫濑裕人（羽多野涉 配音）只是校园中及其平凡的一个男生，以他的地位和实力，绝无可能同春香有任何的交集。一次偶然中，裕人在图书馆中意外撞破了春香的秘密，原来，表面上温文尔雅知书达理的春香，实际上是一个超级御宅族！这个秘密让裕人和春香之间的屏障破裂了，两人之间的距离越来越近，渐渐产生了真挚的感情。

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第二季

高中生小林三平太常常惦记着十年前和一个美少女的婚约。一天早上他睁开眼睛，发现眼前出现了穿着婚纱且自称“可美克”的机器人。她宣称“我是你的新娘”，强迫三平太和她结婚。这个女性的真实身份是……

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本传故事

眼神凶恶、看起来像不良少年的高须龙儿，事实上连跟别人吵架都没有吵过，是个很普通的少年。如今，他正要升上高中二年级，并幸运地跟暗恋一年的栉枝实乃梨和高一时的好友北村祐作同班。担心自己再度被新班级的同学误会的龙儿，却意外地因为与被称为“掌中老虎”的逢坂大河邂逅而解开大家对他的误解。

事实上，大河暗恋的是北村。某天大河正要将情书放进北村的书包时，龙儿正好走进教室里。慌忙间，大河将情书误放进龙儿的书包中，于是她决定晚上带着木刀潜入龙儿家中将情书抢回来，没想到放进龙儿书包内的只有信封。那一晚，龙儿决定要帮助大河，让她能与北村交往。由于大河一人独居，且完全不会作家事及料理，因此龙儿与大河便常常一起在龙儿家吃晚餐、一起上学、一起去超市买料理材料。因为这件事情，他们两人被实乃梨与北村误解正在交往了……

书名《TIGER×DRAGON!》即是来自于“掌中老虎”的老虎及“龙儿”的龙。

外传故事《幸福的樱色龙卷风》

高一学生富家幸太因为其生来就会招来不幸的体质，与狩野樱意外邂逅并成为了朋友。樱的姐姐——学生会长狩野堇，借此命令幸太辅导樱糟糕的功课。随着幸太与樱的关系越来越亲密，围绕在幸太身边的不幸也慢慢地消散了?

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