「一方通行(アクセラレータ)」を倒した無能力者(レベル0)として、一躍有名人となってしまった上条。統括理事会は、混乱が収拾するまでの間、彼に一時学園都市の外に出るように命令する。不法滞在者のはずがなぜか問題なく学園都市を出られたインデックスとともに、温泉旅館「わだつみ」に腰を落ち着ける上条。小萌先生の配慮で久しぶりに会えることになっていた両親と幼なじみの従妹は、諸事情で到着が遅れていた。翌朝、到着した父親の刀夜たち。......だったのだが、なぜか母親の詩菜はインデックスで、従妹の乙姫は美琴の姿をしていた。どんなたちの悪いいたずらだよ!と憤る上条だったが、どうやら、世界的に「人間の外見と中身が入れ替わってしまう」現象が起きているようだった。そんな上条の前に、赤い外套を着た奇妙なシスターが現れる――。襲撃を受けた上条たち。運河から現れた巨大な氷の帆船に乗り込むことになった上条とオルソラは、そこで意外な人物--アニェーゼと顔を合わせる。護衛艦の一隻で、彼女は侵入者である上条たちの捜索を手伝っていたのだという。彼女は罪人として『法の書』事件の責任をとらされ、同じ部隊のシスターたちは『女王艦隊』で使役されていたのだ。ここから逃げたいのなら、自分の言うことを聞けと取引を持ちかけるアニェーゼ。その取引内容とは、アニェーゼ奪還を企てるも捕まってしまったルチアとアンジェレネの確保だった。部下を助けてほしいと懇願するアニェーゼの言葉に従い、どうにか二人の救出に成功する上条たち。インデックスの「魔滅の声(シェオールフィア)」を破り、再び攻勢に転じたローマ正教のシスターたち。数において絶対の劣勢を強いられる上条たちは、なんとか聖堂のひとつに逃げ込むことに成功する。逆転の策は『法の書』の解読にゆだねられるが、オルソラの知るそれはダミーの解読法だったことが判明する。そこで、ある作戦を思いついた上条は、単身、アニェーゼの元へと向かう。司令塔たる自分をつぶせばどうにかなると思ったら大間違いとばかりに、司教杖を構えるアニェーゼ。彼女が杖を傷つける度に、どこからともなく襲いくる衝撃。上条はなすすべなく打ち倒される。『座標移動(ムーブポイント)』の能力を持つ少女・結標と対峙する美琴の姿を見、その言葉を聞いてしまった黒子。美琴の世界を守るべく、逃亡する結漂を追いつめ、戦うことを決意する。一瞬の攻防が勝敗を決する『空間移動(テレポート)』能力者同士の戦い。結託し、『樹形図の設計者(ツリーダイアグラム)』を復元を目論んでいるというその計画に、同じ高レベル能力者として黒子を誘う結標。約八割が学生というところから、そこは『学園都市』と呼ばれており、住民である生徒達には、超能力を開発する特殊なカリキュラムが組まれていた。学園都市のとある高校生・上条当麻(かみじょう・とうま)の評価は落第寸前の無能力(レベル0)。彼の右手には、“異能の力ならなんでも打ち消す”謎の力が宿っていたからだ。彼はこの右手のおかげで、“神のご加護”まで打ち消し、常に不幸な人生を送っていた。そんな夏休みのある日。上条の部屋に純白のシスターがいきなり空から降ってきた。その少女はこう言った。自分は“魔術”の世界から逃げてきた──と。謎のシスターさんを自分の部屋に匿い、上条はひとまず補習に出かけた。その帰宅途中、自分の部屋の前でインデックスが血まみれになって倒れているのを発見する。それは、彼女を回収するため追ってきた魔術師の仕業だった。赤い髪、目の下にはバーコード、漆黒の修道服を着た長身の青年。インデックスの「自動書記(ヨハネのペン)」が発動し、九死に一生を得た上条。意識不明になったインデックスの傷をふさぐには魔術による治療が必要だった。超能力を持つ者はその開発の影響により、魔術を使うと全身から血を吹き出し死んでしまうらしい。そこで上条は、超能力を持たない担任教師を頼って月詠小萌のアパートへ向かう。自分の右手に宿る力は、インデックスを救うはずの回復魔術すら解除(ディスペル)してしまう。小萌のアパートの外で待機する上条は、何もできない自分に憤るのだった。小萌を触媒とし何とか回復魔術を成功させたインデックスは、自分の抱える事情──追っ手の魔術結社と自身の魔道書について語り始めた。インデックスを追ってきた魔術師はステイルだけでは無かった。彼女の圧倒的な剣技で体を切り刻まれていく。貴方を殺す前にインデックスを「保護」させてくれという神裂に、ボロボロになりながら抵抗する上条だったが、神裂の操る魔術「七閃」の前に、為す術も無くついに倒れ伏した。朦朧とした意識の中、決して自身を殺そうとはしない神裂に対し、想いと疑問をぶつける上条。その願いも虚しく、上条がゆっくりと目を閉じようとしたその時、神裂の口から意外な事実が語られる。インデックスの数奇な運命とは。彼女の完全記憶能力がもたらす悲劇とは──。一〇万三〇〇〇冊もの魔道書の内容を頭の中に収めているため、常人の一五%しか脳を使えないインデックス。完全記憶能力を持つがゆえに、その記憶をきっかり一年周期で消さなければ、彼女は死んでしまう。その事実を知らされた上条の元に、神裂から連絡が入る。タイムリミットは午前0時。それを過ぎてしまえば、インデックスは死んでしまう。その前に別れを済ましておくように、と。高熱と激痛にうなされるインデックスを前に、何とか記憶を消さずにすむ方法を探る上条。その努力もむなしく、彼の前にステイルと神裂が現れる。上条にインデックスを救う術はあるのか──。魔道書を記憶しているせいでもなかった。わずかな違和感から、上条はその事実にたどり着き、教会の手により、インデックスの脳のほとんどを使用して仕掛けられていた「何か」を、右手の「幻想殺し(イマジンブレイカー)」で破壊する。それと同時に発動する「聖ジョージの聖域」。インデックスの脳に収められた魔道書を狙うものたちを排除すべく、次々と術式が展開される。ステイルと神裂の助けを借りて、上条の右手は、神の作った幻想をぶち壊すことができるのか――。とある事情でインデックスとクラスメイトの土御門と青髪ピアスの三人と共に、ファストフード店に立ち寄ることになった上条。満員の店内で相席することになったのは、食い倒れた自称「魔法使い」の巫女さんだった。電車賃がなくて帰れないという彼女は、塾の先生だというスーツ姿の男たちとともに姿を消す。奇妙な出会いの帰り道、上条の前にステイル=マグヌスが現れる。監禁されている『吸血殺し(ディープブラッド)』――吸血鬼を殺す力を持った少女を助け出す手助けをしろ。ステイルは上条にそう告げる。三沢塾に囚われた少女の名は、姫神秋沙(ひめがみあいさ)。上条がファストフード店で出会った少女だった。ステイルとともに侵入した三沢塾のロビーには、甲冑を着た死体――ローマ正教の一三騎士団の遺骸があったが、生徒たちはまったく気に留める様子がなかった。ステイルいわく「コインの表と裏」のように、表の住人である生徒たちが、裏の住人である外敵の存在に気づかないよう、結界が張られているのだという。結界を破るには、魔術の「核」となる物を壊すしかない。表の世界に影響を及ぼせない上条たちは、苦戦を強いられる。そのとき、生徒たちの無機質な視線がふたりを捕らえ、その口が呪文をつむぎ始める――。