Đô thị học viện là một thành phố tiên phong về công nghệ, đồng thời là nơi quy tụ, đào tạo và phát triển các siêu năng lực gia. Cả thành phố có 7 năng lực gia Level 5, và đứng hạng 3 là Misaka Mikoto, với biệt danh là “Railgun”.
Misaka Mikoto là một người có trái tim chính nghĩa. Đồng hành cùng cô là Kuroko – một Level 4 với khả năng Teleport (dịch chuyển tức thời), Uiharu – một thiên tài về máy tính và Saten – một người không có năng lực nhưng rất có duyên với các truyền thuyết đô thị. Bốn người họ đã cùng nhau giải mã nhiều bí mật đen tối của Đô thị học viện để đem lại cuộc sống yên bình cho học sinh.