180만 명을 넘는 학생이 모여 초능력 개발 수업을 받는 '학원도시'. 그 일상의 이면에는 학생들로 조직된 치안 유지 조직 '저지먼트'의 활약이 있었다. 하지만 그들의 눈이 닿지 않는 그늘도 있었다. 뒷골목에서 평화를 어지럽히는 불량학생들. 그런 그들을 한 줄기 섬광이 덮친다. 그곳에는, 학원도시 최강의 전격 공주. '레일건' 미사카 미코토가 있었다. 그런 일상 속의 어느 날. 미코토는 '저지먼트'인 쿠로코의 동료이자 그녀의 팬이라고 말하는 소녀 우이하루 카자리와 사텐 루이코를 만나게 된다. 의기 투합해서 방과 후를 즐기는 4명이었지만 우이하루가 눈앞에 있던 은행의 이변을 감지했는데......

토키와다이 중학교의 여자 기숙사, 미코토 일행의 방에 초대받은 우이하루와 사텐. 속옷을 뒤져 보거나 앨범을 보는 등 틀에 박힌 행동을 하며 즐거워하는 미코토 일행. 하지만, 같은 방이 되고 한 달이 지나 맞이한 기념일을 미코토와 단둘이 축하하려고 했던 쿠로코는 같이 즐거워하고 어울리지 못했다. 토라져서 미코토에게 섭섭한 마음을 토로하는 쿠로코에 우이하루와 사텐은 숙연해졌지만 당사자인 미코토는 항상 있는 일이라며 일축했다. 쿠로코의 지나친 행동으로 벌을 주기 위해 강렬한 전격을 날리고 이는 처절한 능력 전투로 발전해버렸다. 소동을 감지한 기숙사 사감에게 꾸중을 듣고 두 사람은 벌로 수영장 청소를 하게 되었는데......

학원도시의 한 구역. 토키와다이 중학교를 시작으로 5개의 아가씨 학교가 모여있는 '배움의 동산'. 외부로부터 떨어진 이 구역에서 토키와다이 중학교의 학생을 노린 연속 습격 사건이 발생한다. 그러던 중, 쿠로코 일행에게 초대받아 '배움의 동산'을 방문한 우이하루와 사텐. 학원도시의 보통 학구와는 다른 독특한 풍경에 가슴이 뛰는 두 사람. 쿠로코 일행과 합류해 '배움의 동산'에서만 출점한 제과점에서 케이크를 보며 입맛을 다시던 바로 그때, '저지먼트'로부터 호출이 걸려온다. 한편, 화장실에 간 사텐은 누군가에게 습격당하는데......

패밀리 레스토랑에 모인 미코토 일행. 과학만능주의인 학원도시에 떠도는 수많은 도시 전설로 이야기꽃을 피운다. 갑자기 옷을 벗는 '벗는 여자', 역회전하는 풍력 발전 프로펠러, 환상의 허수학구, 사용만 해도 능력이 상승하는 레벨 어퍼, 그리고 어떤 능력도 통하지 않는 능력을 가진 남자...... 미코는 어떤 소년과의 만남을 떠올린다. 어째선지 자신의 전격이 통하지 않는 그 소년은 이상하게 오지랖이 넓었다...... 그러던 중 거리에서 어떤 여성을 안내하고 있던 소년을 발견하는 미코토. 결판을 내려던 미코토에게 소년은 여성의 안내를 미코토에게 부탁했지만 갑자기 그 여성이 블라우스를 벗기 시작했는데......

빈번하게 발생하는 차량 털이에 대한 대책으로 감시 카메라를 추가로 설치하던 쿠로코와 우이하루. 갑자기 울리는 경보음에 부근을 수색하던 두 사람은 학교 건물 뒤편에서 자동차 안을 뒤지던 수상한 학생을 발견한다. 지원을 요청하겠다는 우이하루의 제지를 듣지 않고 차량 털이범을 잡기 위해 앞서 나간 쿠로코는 불의의 습격에 당하고 도망치는 범인을 붙잡으려던 우이하루도 쓰러지고 만다. 범인이 도망친 것은 자신의 잘못이 아니라고 말하는 쿠로코의 태도에 화가 난 우이하루. 거기에 소중한 약속에 대한 것까지 잊어버린 쿠로코에게 실망해 결국 둘의 사이는 틀어져 버렸다. 저지먼트를 목표로 하던 두 사람은 과거에 어떤 사건에 휘말렸었는데......

사건의 수사를 돕겠다고 말하는 미코토에게 호기심이나 흥미로 저지먼트 흉내를 내지 말라고 못을 박는 쿠로코. 하지만 거기에 평소의 행실부터 팬시상품 취향 등 사생활에 대해 간섭을 하자 미코토는 기분이 상한다. 패밀리 레스토랑에서 불평을 들어주던 우이하루가 임무에 끌려간 뒤 미코토는 테이블에 놓여 있던 완장을 본 코노리에게 지원 나온 신입 저지먼트로 오해를 받는다. 쿠로코가 자신을 다시 보게 만들 기회라고 생각한 미코토는 코노리를 따라간다. 하지만, 실제로 체험하게 된 저지먼트의 일은 생각 외로 지루하고 어려웠는데......