位于东京西部的巨大“学园都市”。在总人口达230万人，其中约8成是学生的这座都市中，实施着超能力开发的特殊课程，学生们的能力被给予从“无能力Level 0”到“超能力Level 5”的六阶段评价。　　高中生上条当麻，也是住在学园都市的学生之一。他由于隐藏在右手中的力量——只要是异能之力，就连神的加护都能消除的“幻想杀手Imagine Breaker”，而被评价为名落孙山的“无能力”，过着充满不幸的人生。　　而上条的学生生活，由于暑假开始时从天而降的纯白修女而发生了巨大的变化。自从与逃离“魔法”世界的她——“禁书目录茵蒂克丝”相遇开始，上条就被卷入了各种各样的事件中。统率学园都市的“科学”方、与茵蒂克丝关联的“魔法”方，在惊险地解决双方事件的过程中，他的人际关系也逐步扩展。之后，魔法一方的十字教最大宗派罗马正教，终于注意到上条的存在……。　　如同呼应魔法方一般，科学方的学园都市也有所动作。但也有与逐渐开始对立的世界动向抗争的人不断出现。那些通过与上条有所关联，而使命运大为改变的“英雄”们。　　他们挺身而出与世界对峙。如同上条当麻做过的那样。　　科学与魔法第三次交织之时，故事将大幅推进！！

春日新（松冈祯丞 配音）是一名平凡的少年，某日，一场意外让他和堂妹春日圣（诹访彩花 配音）一同被卷入了通往异世界的漩涡之中，在混乱中，新和圣失散了。为了找到圣，两人一同回到原来的世界中去，新追寻着种种线索进入了王立书册学院成为了那里的一名转校生。

自己的阳台栏杆上出现了像被单一样挂在上面的少女，这种非现实的情节出现在了上条当麻的眼前。虽然在这个城市——最先进科学引导的学院都市中，超能力已经可以通过科学技术创造出来，但是眼前这位自称“茵蒂克丝”的少女还是把上条当麻吓了一条。茵蒂克丝自称因拥有十万三千本魔导书而被魔法师追杀，而上条当麻靠自己的超能力也认定了少女的魔法。少女以危险为由离开上条家，上条如往日一般去学校学习，但放学回家，却发现茵蒂克丝倒在血泊之中。在科学与魔术交叉的世界中，上条当麻与茵蒂克丝的故事开始了。

ある日、“魔王因子”を持つ魔王候補・春日アラタが、トリニティセブンの一人・浅見リリスの魔道書『ヘルメス外典』に何の気なしに触れた瞬間、眩い光に包まれ、目の前には謎の少女が姿をあらわす。「リリム」と名付けられ、アラタとリリスを親と慕う少女。だが、少女の出現と同時に、世界に異変が―。目覚める禁忌の“悠久図書館”。そこには、錬金術の究極の産物―人の手によって造られし”白き魔王“が封じられていた。“白き魔王”は、真の魔王へ至るため、アラタとトリニティセブンたちの抹殺を企てる。かつてない強大な力を持つ”白き魔王“を前に、世界の崩壊と、絶体絶命の危機がアラタたちを襲う―。アラタとトリニティセブンたちは、この世界を守れるのか？彼らの最後の戦いが今、始まる——！

将自然现象、物理法则的再现与物质的生成以超物理的方式实行的技术体系「咒式」。通过这种咒式，人类将过去被称作「魔法」而受人畏惧的力量，成功地自由操纵。「咒式」给生活的各种领域都带来了恩惠，甚至大有将曾经飞扬跋扈的「龙」以及「异貌者」都驱逐之势，并实现了急速的发展。　　靠使用咒式解决问题并赚取赏金为生的两位攻性咒式士，嘉优斯与吉吉那。在混沌的国境城镇艾理达那经营咒式士事务所的他们，收到了狩猎「龙」的工作，但那却是错综复杂的阴谋与策谋的开始——

20世纪，人类和被称作monster的生物们之间发生了一场很大的战争。这场激烈的令人无法想象的战争最后以monster一方的胜利告终。随着时间的流逝，人们逐渐忘记了这件事，迎来了新世纪。一日，过着无聊的高中生活的主人公，少年ボッカ面前出现了一名曾与怪物作战的战士——黑船，“你们为什么会忘记了这个旋律！”......　　原作GJK　企画GAINAX　　監督錦織 博　構成・脚本榎戸洋司　キャラクターデザイン長谷川眞也　　モンスターデザイン出渕 裕　メカデザイン吉成 曜・宮尾佳和　　アイバーマシンコンセプト貞本義行　コンセプトデザイン片倉真二　　アニメーション制作J.C.STAFF

とある魔術の禁書目録たん　　Blu-ray DVD初回予約特典ディスクに収録のおまけアニメ。　　原作の出版社やアニメの制作会社が同じことから『しゃくがんのシャナたん』同様、ちびキャラ化したインデックスことインデックスたんをはじめ、各登場キャラクターたちが繰り広げる公式パロディ作品である。基本的には本編のパロディだが、『しゃくがんのシャナたん』のものまね（「とある魔術の座談会2」にて、ものまねについての言及がある）や出演声優に関するネタ、さらには出演声優による地の会話などが加えられている。この他、テレビアニメのプロモーションでコラボレーションを行った『とらドラ!』や『俺の妹がこんなに可愛いわけがない』、制作会社繋がりの『探偵オペラ ミルキィホームズ』やネット上でネタになっていた二期OPや、さらには『侵略!イカ娘』『リングにかけろ』などのパロディや外伝作品『とある科学の超電磁砲』の宣伝などもネタにしている。なお、インデックスたんは後に『しゃくがんのシャナたん』への出演も果たしている。『とある魔術の禁書目録たん3』ではシャナたんと同じ声優繋がりであるアニェーゼもちびキャラ化しており、更に作中シャナたんを髣髴とさせる発言を行っている。

某天，彼方遭到正体不明的怪物们袭击。救了他的人是神秘的蓝发少女空。她向彼方寻求帮助，对他说“只有你能拯救世界！”。为了从企图利用黑暗之力肆意操控世界的千寿等人手里拯救世界，彼方、空、吸血鬼兄妹冬夜和夕奈，与龙马、神威、半藏等怪物一同面对赌上世界命运的战斗。

某日，拥有“魔王因子”的魔王候补·春日新，无意中触碰到TRINITY SEVEN之一·浅见莉莉斯的魔道书《赫耳墨斯外典》，在那瞬间被耀眼的光包围，眼前出现了一名神秘少女。　　被命名为“莉莉姆”，将新和莉莉丝当成双亲来尊敬的少女。但，在少女出现的同时，世界发生了异变——　　觉醒的禁忌之“悠久图书馆”。 炼金术的究极产物——经由人之手创造的“白色魔王”被封印在那里。　　“白色魔王”为了成为真正的魔王，而企图将新与TRINITY SEVEN抹杀　　在拥有前所未有的强大力量的“白色魔王”面前，世界的崩坏以及走投无路的危机袭向新等人——　　新与TRINITY SEVEN能够保护这个世界吗？