日本的御宅族文化在神秘组织“SSC”出现后遭到镇压，此时一位热爱御宅族文化的男子“御宅英雄”与仰慕他的三名魔法少女一起率领御宅族们挺身反抗SSC，双方展开一场壮烈的战斗。

2008年——因一股神秘的力量出现，

日本的动画、游戏、漫画、音乐、铁道、cos等御宅文化被消灭。

就这样，在维持秩序的「SSC」维护下，御宅文化几乎消失殆尽。

为了夺回御宅文化，比任何人还深爱秋叶原以及御宅文化的「御宅英雄」，

以及崇拜他的3名魔法少女「安那其」、「Blue」、「Pink」举起反旗。

舞台为2011年的日本，秋叶原革命军与SSC首领「SHOBON」展开激战。

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。

人类最终战争后的世界，大地被黑森林所覆盖，人类只能在被结界守护着的少许土地上生存。被病原体入侵的人类只要靠近天然的火身体就会燃烧，而唯一能够安全使用的火只能通过狩猎栖息在黑森林深处的黑色怪兽“炎魔”采集。

于是就此诞生了一种专门狩猎炎魔以获得火的职业，并谣传着其中的佼佼者“狩火之王”的传说。故事以在村庄中长大的11岁少女灯子，与身在首都的15岁少年煌四为中心展开。