无名男主角升入大一，对未来充满希望，渴望能够结识黑发美女，妄想握住梦幻瑰宝——瑰丽而充实的校园生活，然而现实却是如此遥远。他加入各种充满了“爱”的社团，却改变不了自身的宅男气息，无论如何也无法忍受周围“友爱”的氛围而不得不逃离社团，缩回到小小的“四叠半宿舍”。他结识了损友小津，被拉入了荒诞、疯狂而又无意义的生活漩涡中——诱拐充气娃娃香织小姐、找寻传说中能去除任何脏污的梦幻圆鬃刷、充当不择手段追讨逾期借书者的图书馆警察、为贡献自己成为京都观光资源而不论刮风下雨都在哲学之道苦读并辩论西田几多郎的《善的研究》……浑浑噩噩地度过两年后，真想干脆回到闪光的大一再重来一次大学生活啊!然而无论是他加入电影社“禊”或写着“弟子招募”的可疑社团，还是加入垒球社“暖暖”、秘密机构“福猫饭店”，他都必然的要遇到小津，无法摆脱浪费生命的魔咒。也许认命地当个“无法过充实的学生生活星球人”会更好一点?四个平行世界中展开的故事，就此纠缠展开……

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残念系美少年上条春太，和青梅竹马(自称)走上淑女之路的穗村千夏，两人立志和心仪的对象一同踏进管乐圣殿“普门馆”，但第一个难关是社团人手短缺，他们须网罗潜伏在校园中的音乐奇才，从传说的“黑名单十杰”，到潜进学校的国中生都成猎捕的对象。两人威胁利诱各路好手入社，不过攻略角色可没这么容易，春&夏两人不得不努力提升好感度。解开他们错综复杂的心结一一“推理”于焉展开，在校园生活中谱出光怪陆离的连篇新乐章。

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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。