魔法使一族的野心使他们为了获取更强的力量，促使他们唤醒了不该唤醒的东西，世界的毁灭近在眼前。只有最强的魔法使公主锁部叶风（泽城美雪 配音）才能阻止这一切的发生，但被部下锁部左门（小山力也 配音）暗算的叶风被困在了施了结界的无人岛上。高中二年级学生泷川吉野（内山昂辉 配音）的好友不破真广（丰永利行 配音）的妹妹不破爱花（花泽香菜 配音）被入室抢劫犯所杀，但是真广却认为妹妹的死疑点重重。为了调查妹妹的死因，真广通过海上的漂流人偶和锁部叶风达成秘密交易。真广在失踪一个月后，在大雪的冬日伴随着漫天的蝴蝶突然从天而降。与此同时，可怕的“黑铁病”在整个日本蔓延开来。真广到底和魔法使公主结下了什么样的契约，而他到底带着怎样的使命来到这个世界？

对于班级里的同学来说，橘梅（茅野爱衣 配音）是个怪人，个性阴沉不说，独来独往的作风也让人无法忍受。而对于橘梅来说，曾经被背叛的经历让她对每一个接近自己身边的人充满着防御和戒备。这样的高中生活，可能就要在嘲笑和欺负中惨淡度过了。一次意外中，橘梅居然踢伤了在学校有超高人气的帅哥黑泽大和（樱井孝宏 配音），令本以为要挨揍的橘梅意外的是，黑泽居然笑着提出了成为朋友的请求。

本片是以神木高中“古典部”为舞台，围绕四个部员折木奉太郎、千反田爱瑠、福部里志、伊原摩耶花展开的校园推理剧。神木高中一年级生折木奉太郎是一个“节能”主义者，他信奉“不必要的事不做，非做不可的事就尽快解决”，过着“灰色”的高中生活。不参加任何社团的他，却因为姐姐的拜托而加入了濒临废部的“古典部”。在古典部他结识了好奇心旺盛的千金小姐千反田爱瑠，国中好友福部里志、伊原摩耶花也相继加入古典部。

主人公京乃まどか是一名从心底热爱故乡千叶县鸭川之海的17岁女高中生，同时也是以帮助遇到困难的人为己任的“鸭女jersey部”的唯一社员。直到遇见了从宇宙来的不可思议美少女ラン，忽然向京乃提出了“能不能驾驶机器人”的要求，她的日常生活起了波澜，为了保护鸭川而与宇宙来的敌人战斗！本作的原作是Production IG，不过动画制作则是由XEBEC进行，总监督佐藤竜雄与导演铃木利正。其中的机器设定与日产全面合作，在日产汽车Global Design本部里举行了设计大会，从60个设计案中选出了主角与敌人的机体设计。