美琴等人依照患者的脑波，查出了“幻想御手”的开发者。另一方面，被迫与木山上车的初春，得知了木山开发“幻想御手”的原因。操纵复数能力打倒众多“警备员”的木山被美琴挡住去路，虽然美琴好不容易成功逮捕木山，然而在这个时候，木山的记忆传入美琴的脑中。

木山忽然痛苦挣扎而倒下，使用“幻想御手”而被送进医院的患者们，则是在同一时间维持着昏迷状态发生暴动。接着，木山的头部诞生了一个怪物——幻想猛兽。初春带着木山托付给她的“幻想御手”治疗程式奔走，美琴则是挡在要前往核能发电厂的幻想猛兽面前

暑假某个晴朗的日子，来自不同学校的学生们集结在某间高中，进行着一场特别讲习。和明美、小睦与真子一起参加讲习的佐天，以有些哀愁又心不在焉的心情接受这次的讲习。因为这场特别讲习的教学对象，是曾经使用过“幻想御手”的学生们。

常盘台中学女生宿舍，每年只有在盛夏祭的这一天对外开放。与其他学生一起打扮成侍女招待客人的美琴，带著她邀请的初春与佐天参观宿舍。两人开心欣赏各式各样的展览与发表会，尽情享受心目中这间千金学校的气氛，但美琴一直在意着某件事情。其实她受到众人推举，担负起上台表演的重责大任。

栅川中学突然来了一名转学生，名为春上衿衣。从第19学区转学过来的她，成为了初春的室友。众人协助她整理好行李之后，美琴提议大家一起出游增进感情，但黑子与初春忙着开会讨论最近频繁发生的地震。後来，初春等人带着春上参加烟火大会。

因为失控能力实验而昏迷不醒的孩子们，平安移送到 MAR 的研究所了。对孩子们疼爱有加的木山，明明只差一步就能拯救孩子们却前功尽弃，使得木山十分沮丧，初春则是努力鼓励她。然而泰列丝缇娜甚至不允许她们见孩子们一面，后来美琴得知了泰列丝缇娜的真面目。

从 MAR 研究所出发的货车只是幌子。初春与佐天引导木山寻找孩子们，黑子与婚后则是奋勇对抗驱动铠。美琴追着木山一同前往第 23 学区的研究所，却面临泰列丝缇娜操纵的巨大驱动铠而陷入苦战。“我绝对没办法放弃孩子们！”听到木山这句悲痛的呐喊，美琴决定。

佐天泪子和初春饰利被不良少年骚扰，及时赶来的御坂美琴和白井黑子为她们解了围。作为学园都市里仅有的七个 Level 5 的超能力者之一，美琴一直是大家仰慕的对象。这一天美琴和另一位 Level 5 的食蜂在图书馆发生了冲突，随后美琴等人在医院探病时遇到了匪徒袭击事件，春上被匪徒劫持作为人质，美琴和黑子赶在匪徒逃跑之前将其全部制伏。

名为菲布理的小女孩，暂时收容在泪子家。初春查询的资料库，发现她并非名录或走失的儿童，因此众人认为她是“弃童”，并且在安排送进托育所之前继续帮忙照顾。黑子与初春来到学究会会场开会，泪子也带着菲布理闲逛，菲布理却在一个不注意的时候失踪。

场勘结束，固法邀大家一起上澡堂，美琴和菲布理也重于相处融洽。回城时，众人遇到施工告示，被迫绕路的途中进入一座废弃工厂，却遭受驱动铠袭击。美琴成功打倒驱动铠，菲布理却不知为何身体不适倒下。

菲布理是人造物体。美琴从青蛙脸医生口中得知惊人的事实。菲布理出院时，美琴遇见在同一间医院疗养的御坂妹，得知菲布理可能和布束有关。美琴原本打算和之前一样单独调查，但听过婚后的一席话，决定向朋友们说出事实，同心协力拯救菲布理。

被捕的美琴，从当事人有富口中得知“chemicaloid 计划”，并且在朋友的协助之下脱离困境。依照各方收集的情报，确定对方将在学究会当天，由菲布理的姐姐珍妮操纵两万具驱动铠甲，发动一场恐怖攻击。

风纪委员吸引两万具驱动铠的注意力，美琴和菲布理深入敌阵核心。菲布理剩下最后一颗糖了，而会使用“原子崩坏”的机器人就挡在面前，让整座学园都市也顿时陷入毁灭之境，所有危机，一触即发，众人将如何克服最后的难关？