東京都の西側3分の1の規模、総人口230万人の内8割を学生が占める「学園都市」。
そこでは学生全員を対象にした超能力開発実験が行われており、全ての学生は「無能力者（レベル0）」から「超能力者（レベル5）」の6段階に分けられ、様々な能力を開花させている。
学園都市でも7人しかいないレベル5の一人であり、電撃を操るその能力から「超電磁砲（レールガン）」の通称を持つ御坂美琴は、学園都市で起こる様々な事件を解決していく。