在位于东京都西部、总人口约230万的巨大都市中，有一座被称为“学园都市”的地方。由于该城市约80%的人口是学生，因此得名。在这里，学生们通过特殊的课程接受超能力开发训练，并根据定期的“身体检查（System Scan）”结果，将能力从“无能力（Level 0）”到“超能力（Level 5）”分为六个等级。其中，站在顶点的是七位被称为“超能力者（Level 5）”的最强者。 御坂美琴便是其中之一。她是能够自由操纵电力的“电击使（Electromaster）”，拥有“超电磁炮（Railgun）”的别名，就读于名门女子学校常盘台中学，是一名14岁的女中学生。她与后辈、风纪委员（Judgment）成员白井黑子，以及其他伙伴们一起，度过着平和而略显奇特的学园都市日常生活。本作描绘了这些能力者少女们平凡而独特的日常生活。

所谓怪异——是因为世界上没有那种东西的存在。 与生物有所不同——但与世界紧紧相连。 故事主人公阿良良木历，因为知道了同班同学战场原的某个“秘密”，从此被卷入一连串的怪异事件中……。

春天，在新生决定社团的时候，田井中律硬拉着青梅竹马的秋山澪参观轻音部让其入部，在得知前辈们毕业后由于人数不足将面临闭部结局，秋山澪与琴吹紬成为了轻音部成员，但离4人指标还差1位名额。这时，一名弄错了部名的少女平泽唯误打误撞之下填补了最后一位空位，但这位少女却是一个连乐谱也看不懂的新人，学习成绩又差。而就是这样的4名少女，却展开了奏响青春的音乐之旅。