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。
 

迷宫都市欧拉丽是一座拥有雄伟地下迷宫(通称“地下城”)的巨大都市。为了实现英雄故事中“在地下城邂逅迷人女主角”而进入迷宫的少年贝尔·克朗尼，却被强大怪物“弥诺陶洛斯”袭击。危急之际，上级冒险者艾丝·华伦斯坦出面拯救了贝尔，被艾丝的英勇举动感动的贝尔更因此爱慕著对方，将对方当成目标，希望能成为配得上她的男人。

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。