《魔法禁书目录 剧场版 恩底弥翁的奇迹》以学园都市为舞台，故事始于三年前“猎户座号”太空船坠毁的悲剧，该事件直接推动了宇宙电梯“恩底弥翁”的建设项目。在电梯接近竣工之际，主人公上条当麻与禁书目录茵蒂克丝邂逅了怀抱歌唱梦想的少女鸣护艾丽莎。他们发现，艾丽莎的歌声似乎蕴含着某种能引发“奇迹”的神秘力量。

随着恩底弥翁的完工典礼临近，这股“奇迹”之力吸引了多方势力的关注与争夺。科学侧的学园都市与魔法侧的英国清教等组织纷纷介入，平静的都市生活下暗流汹涌。当麻再次被卷入科学与魔法交织的漩涡中心，他必须运用自己的“幻想杀手”能力，在错综复杂的阴谋与战斗中，保护艾丽莎和她的歌声，并揭开歌声背后隐藏的真相，阻止一场可能波及整个学园都市的巨大危机。

影片延续了《魔法禁书目录》系列科学与魔法碰撞的核心设定，在剧场版的宏大篇幅中，呈现了更加精致的画面、激烈的战斗场面以及深入的角色情感刻画，为观众带来一场视听与剧情并重的奇幻冒险。