"A Certain Scientific Accelerator" ist eine Anime-Serie, die als Spin-off der "A Certain Magical Index"-Reihe fungiert und sich auf die Figur Accelerator konzentriert, einen der stärksten Esper in Academy City. Die Handlung setzt nach den Ereignissen von "A Certain Magical Index II" ein, als Accelerator nach einem schweren Kampf verletzt im Krankenhaus liegt. Während seiner Genesung wird er in eine Verschwörung verwickelt, die mit dem Projekt "Level 6 Shift" zusammenhängt, einem Experiment, das darauf abzielt, einen Esper auf die höchste Stufe der Macht zu bringen.

Accelerator trifft auf Last Order, eine jüngere Version von Misaka Mikoto, die als Kontrollmechanismus für das Misaka-Netzwerk dient. Als Last Order entführt wird, um ihre Daten für das Projekt zu nutzen, schließt sich Accelerator mit einer Gruppe von Antagonisten zusammen, darunter Estelle Rosenthal, einer ehemaligen Wissenschaftlerin, die ihre eigenen Motive verfolgt. Gemeinsam kämpfen sie gegen eine Organisation namens "Disciplinary Action", die hinter dem Projekt steht und versucht, die Kontrolle über Academy City zu erlangen.

Die Serie erkundet Accelerators Entwicklung von einem rücksichtslosen Antagonisten zu einer komplexeren Figur, die sich um Last Order kümmert und versucht, seine Vergangenheit zu überwinden. Dabei wird sein moralischer Konflikt deutlich, da er zwischen seinem Wunsch, ein besserer Mensch zu werden, und seiner gewalttätigen Natur schwankt. Die Handlung ist geprägt von actionreichen Kämpfen, wissenschaftlichen Konzepten und der fortlaufenden Auseinandersetzung mit den ethischen Fragen, die die Experimente in Academy City aufwerfen.

Neben Accelerator und Last Order spielen auch andere Charaktere eine wichtige Rolle, darunter Yomikawa Aiho, eine Polizistin, die Accelerator unterstützt, und Awaki Musujime, eine ehemalige Mitglieder von "Disciplinary Action", die ihre eigenen Ziele verfolgt. Die Serie verbindet persönliche Konflikte mit größeren Verschwörungen und bietet Einblicke in die dunklen Seiten der wissenschaftlichen Forschung in Academy City.