在这个世界上，存在着一种名为“怪灵”的生物。故事发生在弗塞亚学院之中，在那里，设立了名为“脑机能异常对策室”的机构，专门解决怪灵带来的危险和麻烦。一条晴彦（下野紘 配音）是一年级新生，亦是对策室的成员，他拥有能够使用绘画封印怪灵的能力，是足智多谋的军师。 川神舞（上坂堇 配音）是一条晴彦的学姐，个性开朗行事冲动的她常常惹出不少的麻烦，和晴彦组成了搭档相互取长补短居然格外的般配。除此之外，温文尔雅的千金大小姐和泉玲奈（早见沙织 配音），特立独行的孤高展示水无濑小系（内田真礼 配音），这些孩子们集结在一起，为了保护他们挚爱的朋友和家园向怪灵发起了宣战。
饕餮大军降临天河市，雄兵连奉命出战。在开战惨遭先手的情况下，有序重新组织队伍组织反击，以南海舰队的全部火力一举击沉饕餮先头部队的主力火力舰后最终取得胜利。但与此同时，天使集团、恶魔集团的行动渐渐浮出了水面，世纪大战一触即发！
平凡的中学生鹿目圆（悠木碧 配音）有一个美满的家庭，在生活中她是个性格温顺又有爱心的好孩子。转学生晓美焰（斋藤千和 配音）的出现打破了小圆平静的生活，这个性格酷酷又体弱多病的黑长直少女似乎对小圆有着什么难言之隐。命运中的相遇出现了，小圆在路边救下了一只浑身是伤的奇怪动物 ，没想到这只动物居然会说人类的语言。它告诉小圆它的名字叫丘比（加藤英美里 配音），并且提出了一个特殊的要求，它希望小圆能够和它签订契约成为魔法少女。 魔法少女是这个世界中一种特殊的存在，她们肩负着和魔女战斗的使命，作为报酬，丘比可以实现她们任意的一个愿望。在战斗的过程中，小圆发现魔法少女这个职业并非故事里所描绘的那么美好，随时有着牺牲的可能。并且，随着战斗的升级，一个关乎于她自己的残酷真相正在逐步的浮出水面。
