La Ciudad de la Academia llena de estudiantes está a la vanguardia del avance científico y es el hogar del programa de desarrollo de esper. Los siete Espers “Nivel 5” son los más poderosos en Ciudad Academia, y el tercer lugar entre ellos es Mikoto Misaka, una manipuladora de electricidad conocido como “The Railgun”.

Cuando comienzan a ocurrir incidentes extraños en toda la ciudad, descubre que cada crimen está conectado al “Level Upper”, un dispositivo legendario que supuestamente aumenta el nivel de esper de su usuario. A medida que la situación aumenta, se hace evidente que hay más en el Nivel Superior de lo que parece, y que Ciudad Academia puede ser un lugar mucho más retorcido que la glamorosa utopía que parece ser.

Toaru Kagaku no Railgun se enfoca en Mikoto y sus amigos, y en las situaciones peligrosas en las que se encuentran, al verse atrapados en el asunto del Nivel Superior. Como dice Mikoto, “Nunca hay un momento aburrido en esta ciudad”.