Em Cidade Acadêmica, onde a maioria dos estudantes possui poderes especiais chamados esper, Mikoto Misaka é uma das poucas de nível 5, capaz de controlar eletricidade. Ao lado de Kuroko, Saten e Uiharu, ela enfrenta incidentes misteriosos que envolvem experimentos secretos, crimes e conspirações científicas. Enquanto tenta levar uma vida escolar normal, Mikoto se vê obrigada a usar seus poderes para proteger amigos e inocentes, confrontando tanto inimigos poderosos quanto a própria estrutura da cidade tecnológica em que vive.