舞台は総人口２３０万人弱、東京西部の大部分を占める巨大な都市。
その人口の約8割が学生ということから、『学園都市』と呼ばれていた。
学園都市の生徒達は、超能力を発言させるための特殊なカリキュラムが組まれていて、その能力によって、
『無能力』（レベル０）から『超能力』（レベル５）までの6段階で査定されていた。
主人公・上条当麻（かみじょうとうま）は、学園都市の高校生だが、その評価は落第寸前の無能力（レベル０）。
なぜなら彼の右手には、“異能の力ならなんでも打ち消す”『幻想殺し』（イマジンブレイカー）と呼ばれる能力が宿っていたからだ。夏休みに入ったばかりの日、彼の部屋に純白の修道服のシスターがいきなり空から降ってきた。
その少女はこう言った。
自分は“魔術”の世界から逃げてきた――と。
自らを『禁書目録』（インデックス）と名乗る彼女を追って、“魔術師”が現れる。“魔術師”の狙いは、
インデックスの頭の中にあるという“10万3000冊”の“魔道書”だという。
いやおうなく巻き込まれた戦いの中で、インデックスにかけられていた魔術をその右手で破壊し、
その悲しい運命から解き放つことと引き換えに、自分の記憶を失ってしまう。

原作：鎌池和馬
原作イラスト・キャラクター原案：灰村キヨタカ
監督：錦織　博
アニメーションキャラクターデザイン・総作画監督
：田中雄一
シリーズ構成：赤星政尚
美術監督:黒田友範
プロップデザイン:高瀬健一
色彩設計:安藤智美
撮影監督:福世晋吾
音響監督：蝦名恭範
音響制作：デルファイサウンド
音楽：井内舞子/I’ve sound
OPテーマアーティスト：川田まみ
EDテーマアーティスト：黒崎真音
アニメーション制作：J.C.STAFF

上条当麻：阿部 敦
インデックス：井口裕香
御坂美琴：佐藤利奈
神裂火織：伊藤静
ステイル＝マグヌス：谷山紀章
姫神秋沙：能登麻美子
土御門元春：勝杏里
月詠小萌：こやまきみこ
白井黒子：新井里美
アクセラレータ：岡本信彦
御坂妹：ささきのぞみ
ラストオーダー：日高里菜
風斬氷華：阿澄佳奈
シェリー＝クロムウェル：渡辺明乃