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——。

高校2年生になる相生あおいは姉であるあかねとともに暮らしており、音楽漬けの毎日を過ごしていた。一方、あおいを心配するあかねは13年前に両親を失くしたことが原因で、高校卒業後に恋人の金室慎之介とともに上京することを断念せざるを得なくなり、現在は地元の市役所で働いている。妹のあおいは自分を育てるために自分の好きなことを犠牲にしている姉のことをとても気にかけていた。そんな慎之介は高校卒業後にミュージシャンとなるべく上京してデビューしたのだが、全く売れずに鳴かず飛ばすの状態が続いていた。そしてそれが影響して、地元への連絡もままならなくなっていた。 ある日、あかねの地元で行われる音楽祭に、演歌歌手である新渡戸団吉が出演することになったのだが、その新渡戸がバックミュージシャンとして指名したのが慎之介だった。そんな時、13年ぶりに慎之介が地元に戻ってきた。そして時を同じくして、13年前の世界からやって来た18歳の慎之介＝しんのがあおいの目の前に現れ、あおいはしんのに恋をする。そんな中、31歳の慎之介とあかねは久しぶりの再会を果たそうとしていた。