日俄战争结束后的1907年冬天，原隶属陆军第一师团士兵杉元佐一因服役期满退役。受了于1904年（明治37年）战死的同乡战友遗嘱“请治好我妻子的眼睛”之托，故而需要大量金钱的杉元，听闻北海道的河川充满沙金，便只身前往北海道淘金。在淘金时，杉元偶然听闻一起牵涉到约值八亿日圆的黄金劫案。

之后，杉元遭到熊攻击，在击退熊的过程中，结识了阿伊努族少女阿席莉帕，而阿席莉帕的父亲正是死于那起抢案的其中一人。为了探寻父亲身亡的真相，阿席莉帕同意与杉元共同行动：由自战争中生还的杉元负责战斗、因阿伊努信仰而不愿意杀人的阿席莉帕，则运用阿伊努人的智慧负责追踪与野外求生。这特别的二人组就此踏上追寻黄金的险恶之旅。

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。
 

在这片广阔的宇宙，隐藏着无数的神秘，还有重重危机潜伏其中。孤身一人行走的冒险难免枯燥无味，但当少年与伙伴们相遇，一切便开始变得不同。前往宇宙各处的冒险，不再是一个人的旅程，协力共同战斗，勇敢的心灵的叠加，产生的是一加一大于二的力量，崭新的旅程在他们的面前展开。

由“魔王”和机器抚养长大，操控重力的少年四季，和靠上传影片为业的少女蕾贝卡与机器猫哈比，以“MOTHER”为目标穿梭宇宙各地和时间的冒险的故事。