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Trama To Aru Majutsu no Index: In un mondo dove le capacità degli esper, persone con svariati poteri mentali, sono migliorabili tramite la tecnologia, e dove gli esper stessi sono molto numerosi, sorge la città di Gakuen Toshi (学園都市? Città universitaria), nata per sopperire alle necessità di queste persone ed aiutarle nel loro sviluppo fin dal periodo scolastico; le istituzioni scolastiche sono state adattate a queste necessità. Uno studente delle superiori di Gakuen Toshi, Tōma Kamijō, sembra non possedere nessuna particolare abilità (ed è quindi classificato come “Level 0”), tuttavia il suo braccio destro possiede la capacità unica di annullare i poteri esper (e la magia), capacità chiamata Imagine Breaker. Tuttavia, sembra che anche la fortuna venga “annullata” dall’Imagine breaker, rendendo Tōma estremamente sfortunato.
Un giorno, Tōma trova una strana suora dai capelli argentei svenuta sul proprio balcone, apparentemente caduta dal cielo. È una capricciosa e iperattiva bambina dotata della particolare capacità di immagazzinare permanentemente nella memoria qualsiasi informazione senza dimenticare alcun dettaglio, anche minimo; per questo suo potere, dalla Chiesa Puritana Inglese, nel suo cervello è stato memorizzato il contenuto di tutti i grimori di magia dell’Index Librorum Prohibitorum, successivamente fatti sparire dalla circolazione; il nome della bambina, Index, deriva proprio da questo evento.
Index è inseguita dai maghi della Chiesa Puritana, desiderosi di catturarla per evitare che i segreti dell’Index Librorum Prohibitorum vengano svelati, e Tōma si troverà, suo malgrado, ad aiutarla a sfuggirvi.