总人口230万人，扩展至东京西部的巨大城市。在这座因学生占其人口约八成，而被称为「学园都市」的城市中，扭曲世界法则引发超常现象的力量——超能力的开发正在进行。 接受特殊课程〈Curriculum〉，获得了能力的学生们，通过定期的『身体检查〈System Scan〉』，得到从『无能力者〈Level0〉』到『超能力者〈Level5〉』的6个阶段的评价。 站在其顶点的，是被誉为最强的7人的『超能力者』。 其中的一人，御坂美琴。 作为自由操纵电气的最高位的能力者『电击使〈Electro Master〉』，有着『超电磁炮〈Railgun〉』的别名的她，是名门大小姐学校·常盘台中学的14岁女高中生。后辈『风纪委员〈Judgement〉』白井黒子，憧憬着大小姐的同学初春饰利，以及喜欢都市传说的朋友佐天泪子。 在与这些伙伴们一起度过和平、普通、又稍稍有些变化的学园都市日常生活时，一年一度的大事件正在迫近。 『大霸星祭』。在7天的举办时间中，能力者们以学校为单位展开激战的巨大体育祭。在这期间，学园都市的一部分向公众开放，面对向全世界转播的热闹活动，每个人都很激动。而谁都没有注意到，有什么在这华丽的舞台背后蠢蠢欲动——。

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从东京搬到冲绳的高中二年级生，大空遥。总是开朗乐观的遥，其实也有自卑之处——身高比普通女生要高。 另一方面，到机场来迎接遥的同龄表姐妹比嘉彼方，也有烦恼的事情。彼方由于身高没有长高，而放弃了自己最喜欢的沙滩排球。这样的凸凹组合，偶然间组成了沙滩排球的搭档…… 宽阔的沙滩场地，友军只有一人。在搭档的存在比什么都重要的沙滩排球中，两人将会展现怎样的比赛？现在，在盛夏阳光照耀的冲绳海滩，少女们的汗水与热情开始闪耀光芒！！

每个人的心里都蕴藏着一个理想中的自己，守护甜心以这样的想像为主轴，叙述每个孩子心中都隐藏着一颗称为心灵之蛋的神奇之蛋，里面孕育著理想中自己的可能性。 就读圣夜学园小学五年级的主角日奈森亚梦是别人眼中的酷女孩，大家总是以“Cool & Spicy（又酷又火辣）”来形容亚梦，但事实上亚梦只是个不擅长表达和内向的普通女孩，却受到外在形象的束缚无法表现出真正的自己。 就在亚梦的祈祷下，亚梦心中的心灵之蛋出现了。并且孕育出了亚梦理想中自己的缩影 ─ 守护甜心。 同时，圣夜学园里一群称为“守护者”的学生会是全校的偶像，但原来，这群风云人物其实是由一群拥有守护甜心的学生组成，他们虽然看起来完美无瑕，但其实也想要变成理想中的自己，想要改变自己。 在发现亚梦也拥有守护甜心之后，他们便开始邀请亚梦加入他们。原来，守护者们同时也在找寻一颗能实现任何愿望，名为胚胎的魔法蛋，但同时，一家名为复活社的集团也正在寻找胚胎，并且为了寻找胚胎，不惜运用腐化人的心灵之蛋的方法，让人失去勇气和信心，将人的心灵之蛋因为被主人自我放弃而成为“坏蛋”。 亚梦及守护者们努力对抗著复活社及帮助失去勇气的人重拾信心，并且寻找著胚胎，旅程中也渐渐找到了真实的自我……

由于过去的心理阴影而不去上学的贯井响，私下有着使用歌唱软件制作歌曲的兴趣。 给这样的他寄来邮件的，是小学五年级的少女们——！？ 自幼就如同姐妹一般一起长大的三人，有着与响共通的烦恼。 为了对自己曾度过的回忆之地、以及照顾过自己的人们表达感谢，尽最大努力奏响LOLI&POP的交响曲！！

2022年，人类实现了现实世界和假想空间的融合，电子制造商开发了名为《刀剑神域（Sword Art Online）》的在线电子游戏。SAO甫一面世便大受好评，限量一万份的名额在发售当天的短时间内便被抢购一空。通过联网，玩家可以身临其境进入充满想象力和异域风情的游戏世界——浮游城市艾恩葛朗特。玩家在这里可以生活、练武、升级、经商、探险，与真实世界别无二致，却拥有无上的乐趣。曾是少数封测玩家的桐人也是这一万名幸运者中的一员。最初的兴奋过后，玩家们却发现根本无法顺利登出游戏，更为恐怖的是，一旦玩家的HP归零，现实世界中他们的肉体也将死亡。他们被SAO的开发者茅场晶彦困在游戏中，顺利逃脱的方法似乎只有一个，那就是完成困难重重的攻略任务……

舞岛学园的桂木桂马是个喜欢玩恋爱模拟游戏——也就是Galgame——的高中生。他有着无论怎样的女性（限定Galgame中的二次元可攻略角色）都能攻略的技巧，在游戏界中被称为“攻陷之神”；而他本人也比谁都深爱着这些二次元美少女们。 某日，桂马意外地与恶魔订下契约，眼前出现了一位从遥远的地狱来到这里的恶魔少女艾鲁西。她的目的是拜托桂马帮忙捕获从地狱逃走的“驱魂”。驱魂会躲藏在女性的内心空隙，而填满内心空隙、赶出驱魂的其中一个方法就是“恋爱”。在不履行契约就会身首异处的威胁下，二次元的攻陷之神开始了未曾挑战过的三次元女性攻略之路。