上条當麻也是居住在學園都市的學生之一。由於寄宿在他右手的力量—只要是異能之力，就算是神之加護也能加以消除的「幻想殺手」， 使得他被評價為吊車尾的「無能力」，過著充滿不幸的人生。 上条的學生生活，因為暑假第一天從天而降的純白修女而產生了巨變。 自從與逃離魔法世界的她—茵蒂克絲相遇後，上条便接二連三地被捲入各式各樣的事件中。 在上条不斷冒險解決統治學園都市的「科學」側、以及與茵蒂克絲有所關聯的「魔法」側這兩方的事件的過程中，他的人際關係也逐漸擴展。 然後，魔法側的十字教最大教派．羅馬正教終於注意到了上條的存在… 有如呼應魔法側的行動般，身為科學側的學園都市也開始展開行動。 然而，為了與在突然間開始對立的世界加以對抗，有一群人站了出來。 他們是因為與上條接觸，使得命運大大改變的「英雄」們。
原作：鎌池和馬（電撃文庫刊）
角色原案：はいむらきよたか
監督：錦織 博
系列構成：吉野弘幸
角色設計：田中雄一
美術監督：黒田友範
色彩設計：中村真衣、安藤智美
撮影監督：福世晋吾
編集：西山 茂（REAL-T）
音響監督：山口貴之
音樂：井内舞子
動畫製作：J.C.STAFF
上条 當麻：阿部 敦
茵蒂克絲：井口裕香
御坂 美琴：佐藤利奈
一方通行：岡本信彦
浜面 仕上：日野 聡
五和：茅野愛衣
後方之水：東地宏樹
左方之地：大塚芳忠
右方之火：森川智之
前方之風：平松晶子
麥野 沈利：小清水亞美
絹旗 最愛：赤崎千夏
芙蘭達·塞維倫：內田真禮
瀧壺 理后：洲崎綾
土御門 元春：勝杏里
海原 光貴：岸尾大輔
結標 淡希：櫻井浩美
垣根 帝督：松風雅也
蕾莎：高田憂希
貝洛璞：藤原夏海
芙羅莉絲：鈴木みのり
蘭西絲：田邊留依
莉梅亞：日野まり
凱莉莎：真堂圭
薇莉安：原田彩楓
騎士團長：子安武人
親船 素甘：原由実
親船 最中：土井美加
史蒂芬妮·葛潔帕蕾絲：M·A·O
亞雷斯塔：關俊彥
愛華斯：宮本充
莎夏·克洛伊潔芙：寺崎裕香
番外個體：加隈亜衣
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