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。

高中生小林三平太常常惦记着十年前和一个美少女的婚约。一天早上他睁开眼睛，发现眼前出现了穿着婚纱且自称“可美克”的机器人。她宣称“我是你的新娘”，强迫三平太和她结婚。这个女性的真实身份是……

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某高中美术部部员御厨仁为了参加地区美展，手雕了一座精灵像。没想到精灵像突然爆裂，残骸中出现一位少女薙，并且自称为神。薙要求住在仁的家以及靠仁清除镇上的“秽气”（“穢れ”，其片假名为“ケガレ”），于是仁和薙的同居生活开始了……

天上掉下美少女的故事已经落伍了，今次是美少女破土而出！

高中生御厨仁用古树的木材雕刻了精灵像木雕，本打算以此参加地区展览会。不想搬运中，木雕掉在地上，竟然突然变出一位蓝发美少女！

这是怎么回事？漫画中美少女出现，住进主角家的荒唐剧情难道要发生在仁身上了吗？正当仁因这突如其来的变化而不知所措之际，少女开口说道：“吾乃产土神也。”

这位叫做薙的少女自称是神灵显灵，手拿动画片中的魔法棒去消灭“秽”。但是无论怎么看，薙不过是个爱耍大小姐脾气的可爱女孩。

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