O Festival Daihasei começou e isso, claro, significa que a Tokiwadai Middle School – uma prestigiada escola secundária só para meninas – também está competindo. Apesar da participação do “Ás de Tokiwadai”, Mikoto Misaka, os outros estudantes que participam ainda estão se esforçando ao máximo para vencer, não importa o quão impossível a façanha possa parecer contra seu poder esmagador. No entanto, nem tudo são diversão e jogos. Devido ao festival, a Cidade Acadêmica se abre para o mundo exterior, e várias facções começaram a planejar maneiras de se infiltrar na cidade. Misaka parece estar no radar deles e, à medida que o festival avança, pessoas à espreita das sombras começam a surgir... Toaru Kagaku no Railgun Ttraz de volta Tokiwadai Ace e seus amigos enquanto eles mergulham mais fundo no lado negro da Academy City. De ataques terroristas a projetos subterrâneos implacáveis, tudo é possível nesta cidade.