総人口二三〇万人を数える、東京都西部に広がる巨大な都市。
その人口の約八割を学生が占めることから、「学園都市」と呼ばれているその都市では、世界の法則を捻じ曲げて超常現象を起こす力――超能力の開発が行われていた。

　特殊な授業（カリキュラム）を受け、能力を得た学生たちは、定期的な『身体検査（システムスキャン）』によって、『無能力（レベル０）』から『超能力（レベル５）』の６段階に評価されている。
その頂点に立ち、最強と謳われるのが、七人の『超能力者』たちである。

　そのひとり、御坂美琴。
電気を自在に操る『電撃使い（エレクトロマスター）』最上位の能力者にして、『超電磁砲（レールガン）』の異名を持つ彼女は、名門お嬢さま学校・常盤台中学に通う14歳の女子中学生。
後輩で『風紀委員（ジャッジメント）』の白井黒子。その同僚でお嬢様に憧れる初春飾利と、都市伝説好きな彼女の友人、佐天涙子。
そんな仲間たちと、平和で平凡で、ちょっぴり変わった学園都市的日常生活を送っていた美琴に、突然の学園都市の『闇』が迫る――。

原作：鎌池和馬＋冬川基
キャラクターデザイン：はいむらきよたか

監督：長井龍雪
シリーズ構成：水上清資
アニメーションキャラクターデザイン：田中雄一
総作画監督：冨岡寛
アクション作監：椛島洋介
サブアニメーションキャラクターデザイン:冷水由紀絵
プロップデザイン：常木志伸、高瀬建一
美術監督：黒田友範
色彩設計：安藤智美
撮影監督：福世晋吾
編集：西山茂（REAL-T）
音響監督：明田川仁
音楽：I've sound/井内舞子
アニメーション制作：J.C.STAFF
製作：PROJECT-RAILGUN S

御坂美琴：佐藤利奈
白井黒子：新井里美
初春飾利：豊崎愛生
佐天涙子：伊藤かな恵
御坂妹：ささきのぞみ
上条当麻：阿部敦