Cette saison 2 se concentre sur l'arc des sisters. Bien que cet arc ne faisait qu'un tome, ainsi que 5 épisodes dans To Aru Majutsu no Index, l'histoire a été développer dans le manga de To Aru Kagaku no Railgun S.
Mikoto Misaka pensait qu'en partageant son ADN, on pourrait s'en servir pour guérir des maladies. Mais elle découvre finalement qu'elle a été manipulée par les scientifiques et que ses cellules servent à créer des clones d'elle, les sisters.
Ces sisters n'ont qu'un seul but : combattre et mourir contre Accelerator, un jeune garçon de niveau 5, dans le but de faire passer celui-ci au niveau 6.
