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。

男主角在中学时原本是棒球队的王牌，但因为受伤不得不放弃梦想，并且离开家乡到祖母住的地方就读高中。在学校里，他和对棒球充满热情的女孩子有原翼相遇了，看到翼对棒球的热情后，让男主角重新燃起对棒球的热情，并决定担任翼所组成的女子棒球队的监督，一起朝甲子园这个目标迈进。动画版没有男主角，以女性角色为主。

男主角

游戏中以玩家设定的名称作为称呼，在角色设定上，男主角中学时原本是棒球队的王牌，但因为右肩的伤势不得不放弃棒球，后来在同班同学翼的请托下担任女子棒球队的总教练。

小说版定名为“八上浩太”，动画版部分则未登场。

每集列表

灰岛公誓（小野贤章 配音）是一个将全部的热情都倾注到了排球这项运动上的少年，然而他的过分认真却导致了一场意外的发生，令灰岛不得不告别了东京，搬回了老家福井重新开始新的生活。在福井，生活着灰岛的青梅竹马黑羽祐仁（榎木淳弥 配音），当得知童年好友即将归来时，黑羽心中充满了兴奋之情。

然而，灰岛的性格早已经和从前不同了，一连串事件的发生导致了灰岛和黑羽之间友情的破裂。一转眼来到第二年，灰岛升上了当地的高中，理所当然的加入了学校的排球队，在这里，他遇见了体型娇小却热血满满的主将小田伸一郎（伊东健人 配音）和他的搭档毒舌副将青木操（梅原裕一郎 配音）。