Die Espers der Akademiestadt Academy City sind in sechs Niveaus beziehungsweise »Levels« eingeteilt: »Level 0«-Esper sind diejenigen, die gar keine Macht haben, während »Level 5«-Esper nahezu übermächtig sind und an »der Spitze der Nahrungskette« stehen. Bisher haben es jedoch nur sieben Esper auf »Level 5« geschafft und der Stärkste unter ihnen ist unter dem Namen Accelerator bekannt! Toaru Kagaku no Accelerator, die Anime-Adaption zu Kazuma Kamachis »Toaru Majutsu no Index Gaiden: To Aru Kagaku no Ippou Tsuukou«-Light-Novel aus dem umfangreichen Index-Franchise, dreht sich um genau diesen stärksten »Level 5«-Esper, der nach der Rettung der kleinen, fröhlichen Last Order einen Großteil seiner Macht einbüßen musste.

Während Accelerator also im Krankenhaus liegt, um wieder zu Kräften zu kommen, genießt er ein relativ ruhiges Leben, bis er einer Fremden, Esther Rosenthal, das Leben rettet, die ein Bild Last Orders bei sich trägt. Wie sich herausstellt, hat eine finstere Organisation namens »Disciplinary Action« es auf Last Order abgesehen, um sie für eine gefährliche Mission zu missbrauchen. Mit »Disciplinary Action« bereits auf Last Orders Fährte, ist es nun wieder einmal an Accelerator, seine kleine Freundin zu beschützen und ganz nebenbei Academy City zu retten. Diesmal jedoch ist er nicht ganz auf sich allein gestellt …