本片是以神木高中“古典部”为舞台，围绕四个部员折木奉太郎、千反田爱瑠、福部里志、伊原摩耶花展开的校园推理剧。神木高中一年级生折木奉太郎是一个“节能”主义者，他信奉“不必要的事不做，非做不可的事就尽快解决”，过着“灰色”的高中生活。不参加任何社团的他，却因为姐姐的拜托而加入了濒临废部的“古典部”。在古典部他结识了好奇心旺盛的千金小姐千反田爱瑠，国中好友福部里志、伊原摩耶花也相继加入古典部。

有 230 万人口，其中八成人口为学生的「学园都市」，是比其他地区科技更为先进，并从事「超能力开发」的特殊地区。而整座学园都市中仅有七人的等级 5 超能力者之一御坂美琴，由于她的能力与个性使然，因而被卷入了学园都市中所发生的种种事件……

新的学期开始了，外表凶狠但内心纯良的少年高须龙儿（间岛淳司 配音）决心利用重新分班的机会一扫往日同学对他的误解。更让他高兴的是，自己即将和暗恋了一年有余的栉枝实乃梨（堀江由衣 配音）成为同班同学。除此之外，还有多年的死党北村祐作（野岛裕史 配音）陪伴，一段崭新的高中生活展现在了龙儿的眼前。少女逢坂大河（钉宫理惠 配音）的出现吸引了龙儿的目光，并不是因为此人傲娇腹黑的别扭个性，而是因为在偶然中，龙儿发现，大河居然暗恋着自己的好友祐作。

鮎沢美咲（藤村歩 配音）是一个个性十分好强的女生，童年悲惨的遭遇让她彻底对男性失去了信任感，和妈妈与妹妹一起的生活又使得美咲必须担负起男孩子的责任，长此以往，在他人眼中，美咲无疑拥有着十分不可爱的性格。在星华高中就读的美咲有幸成为了史上第一位女性学生会会长，在为此感到自豪的同时，来自于各个方面的压力接踵而至。

稻叶夕士（阿部敦 配音）是刚刚考入了东条商校就读的一年级男生，因为童年时代的不幸遭遇，稻叶一直以来都寄宿在亲戚的家中，过着寄人篱下的生活。如今，考上了寄宿制的高中，稻叶对未来自由的生活充满了憧憬。

自己的阳台栏杆上出现了像被单一样挂在上面的少女，这种非现实的情节出现在了上条当麻的眼前。虽然在这个城市——最先进科学引导的学院都市中，超能力已经可以通过科学技术创造出来，但是眼前这位自称“茵蒂克丝”的少女还是把上条当麻吓了一条。茵蒂克丝自称因拥有十万三千本魔导书而被魔法师追杀，而上条当麻靠自己的超能力也认定了少女的魔法。少女以危险为由离开上条家，上条如往日一般去学校学习，但放学回家，却发现茵蒂克丝倒在血泊之中。在科学与魔术交叉的世界中，上条当麻与茵蒂克丝的故事开始了。

电击文库最畅销的轻小说《魔法禁书目录》曾在2008年10月由J.C.Staff改编成同名TV动画并大获好评，其外传《某科学的超电磁炮》也于09年10月改编成TV动画，相信不少观众早已拜倒在炮姐裙底的安全裤上。5月20日从日本著名的映像出版会社TSUTAYA传出了2010年秋天动画二期的图片。

位于东京西部的巨大“学园都市”。在总人口达230万人，其中约8成是学生的这座都市中，实施着超能力开发的特殊课程，学生们的能力被给予从“无能力Level 0”到“超能力Level 5”的六阶段评价。 　　高中生上条当麻，也是住在学园都市的学生之一。他由于隐藏在右手中的力量——只要是异能之力，就连神的加护都能消除的“幻想杀手Imagine Breaker”，而被评价为名落孙山的“无能力”，过着充满不幸的人生。 　　而上条的学生生活，由于暑假开始时从天而降的纯白修女而发生了巨大的变化。自从与逃离“魔法”世界的她——“禁书目录茵蒂克丝”相遇开始，上条就被卷入了各种各样的事件中。统率学园都市的“科学”方、与茵蒂克丝关联的“魔法”方，在惊险地解决双方事件的过程中，他的人际关系也逐步扩展。之后，魔法一方的十字教最大宗派罗马正教，终于注意到上条的存在……。 　　如同呼应魔法方一般，科学方的学园都市也有所动作。但也有与逐渐开始对立的世界动向抗争的人不断出现。那些通过与上条有所关联，而使命运大为改变的“英雄”们。 　　他们挺身而出与世界对峙。如同上条当麻做过的那样。 　　科学与魔法第三次交织之时，故事将大幅推进！！

随着和平的到来而走向近代化的木叶忍者村。高楼林立，巨大显示屏中播放出影像，连结各区域的电车在村里奔驰。虽说是忍者村，但一般民众也增多，忍者的生存方式也在逐渐改变的这个时代——

白巳津川市。