Une famille aimante, des amis précieux, des rires et des larmes… une vie on ne peut plus ordinaire. La vie de Madoka Kaname, une élève de quatrième comme les autres au collège de Mitakihara. Un jour, celle-ci fait une rencontre mystérieuse avec Kyubey, un être singulier pouvant accorder un vœu à une jeune fille de son choix. En contrepartie, cette dernière deviendra une « puella magica », une magicienne qui devra combattre les sorcières et les créatures maléfiques qui tourmentent notre quotidien, jusqu’à pousser les humains au suicide. Une nouvelle vie pleine d’aventure s’ouvre à Madoka, aux côtés d’autres magical girls aux pouvoirs fascinants.

Il s'agit d'un spin-off du manga Puella Magi Madoka Magica. L'histoire se passe dans une autre dimension avec des personnages différents de la première série.Kazumi est une jeune fille qui a tout oublié sauf son nom. Ses souvenirs débutent lorsqu'un homme la sort d'une valise où elle était plongée dans l'obscurité avec des voix qui semblaient l'appeler. Peu de temps après, grâce à cet inconnu, elle fera la rencontre d'un être étrange nommé Juubey, qui lui proposera de sonder son coeur ainsi que ceux des autres, en échange de quoi elle deviendra Puella Magi. Kazumi découvrira alors un monde rongé par l'angoisse ainsi que d'autres Puella Magi qui voudront lui mettre des bâtons dans les roues dans sa quête de souvenirs.

Une nuit, Madoka rêve d'un monde dévasté dans lequel une jeune fille de son âge semble combattre un ennemi terrifiant. Tandis que celle-ci est sur le point de mourir, un animal étrange dit à Madoka qu'elle est la seule à pouvoir changer le cours du destin et éviter que cette situation ne se produise dans l'avenir. Le lendemain, Madoka a la surprise de découvrir qu'une nouvelle élève, se prénommant Akemi Homura, est transférée dans sa classe et que cette dernière n'est autre que la jeune fille apparue dans son rêve. À peine font-elles connaissance qu'Akemi la prévient froidement de ne surtout pas chercher à changer sa vie actuelle sous peine de perdre tout ce qui lui est cher en ce monde. Ne comprenant pas la raison et le sens de ses paroles, Madoka part se balader avec son amie Sayaka jusqu'à ce qu'elle entende une voix dans sa tête qui appelle à l'aide. Madoka va alors suivre le son de cette voix et découvrir un monde ténébreux où des jeunes filles aux pouvoirs magiques combattent des sorcières au péril de leur vie.

Une fille magique, Iroha Tamaki, cherche sa sœur disparue dans la mystérieuse ville de Kamihama, où la rumeur dit que les filles magiques peuvent obtenir le salut.