Misaka, una de las 7 personas más fuertes de su escuela, es el personaje principal de la historia y puede controlar los campos eléctricos que la rodean. Vive en Ciudad Academia, una 'ciudad científica del futuro' con más de 2 millones de estudiantes que aprenden a controlar sus poderes esper (sobrenaturales), de los cuales algunos son más poderosos que otros. En su mayoría trata de hacer lo correcto, pero no está por encima de tomar el asunto en sus propias manos y doblar algunas reglas aquí y allá. Se trata de sus pruebas, tribulaciones y experiencias a medida que crece rodeada de sus amigos. Esta historia trata sobre 'Level Upper', un truco que la gente puede usar para volverse más poderosa rápidamente sin esfuerzo. Toaru Kagaku no Railgun es una 'historia paralela' completamente formada de Toaru Majutsu no Index donde un personaje secundario allí (Misaka) recibe su propia historia y punto de vista completos mientras interactúa con los eventos concurrentes de Index 1.

Misaka es una de las 7 personas más fuertes en Ciudad Academia, una 'ciudad científica del futuro' de estudiantes que aprenden a controlar sus habilidades especiales. En esta historia, ella lidia con un programa de mejora de esper que se vuelve un poco loco junto con la protección de su hermana menor. Esta es la segunda Railgun y la cuarta historia en toda la línea de la historia general: primero debe mirar el índice 1 y 2 y realmente debería mirar Railgun 1 para ayudar a entender más sobre las cosas.

Una ciudad enorme en el oeste de Tokio con una población total de 2,3 millones. Alrededor del 80% de la población son estudiantes, por lo que la ciudad se llama 'Ciudad Academia', donde se estaba llevando a cabo el poder de torcer las leyes del mundo y causar fenómenos paranormales: el desarrollo de poderes sobrenaturales. Los estudiantes que han adquirido habilidades a través de clases especiales (plan de estudios) se someten a 'exámenes físicos (escaneos del sistema)' regulares y pasan por seis etapas desde 'incompetencia (nivel 0)' hasta 'poder sobrenatural (nivel 5)'. Parados en la cima y promocionados como los más fuertes están los siete 'psíquicos'. Una de ellas es Mikoto Misaka. Ella es una niña de 14 años que asiste a la escuela secundaria Tokiwadai Junior High School, una prestigiosa escuela para señoritas, y es conocida como Railgun.