Magilumiere Magical Girls Inc. (บริษัทสาวน้อยเวทมนตร์ จำกัด) เล่าเรื่องราวในโลกที่ สาวน้อยเวทมนตร์ไม่ได้เป็นเพียงแค่เรื่องเพ้อฝันในอนิเมะ แต่เป็นอาชีพสายงานวิศวกรรมธรรมชาติประเภทหนึ่งที่ต้องสังกัดบริษัทเอกชน เพื่อคอยออกไปปราบปรามสิ่งมีชีวิตปริศนาที่เรียกว่า มอนิเตอร์ ซึ่งมักจะปรากฏตัวออกมาสร้างความเดือดร้อนและภัยพิบัติในสังคมเรื่องราวเริ่มต้นขึ้นเมื่อ คานะ ซากุรากิ นักศึกษาจบใหม่ที่กำลังเผชิญความเครียดอย่างหนักจากการตระเวนสัมภาษณ์งานเป็นร้อยๆ แห่งแต่ก็ยังไม่ถูกรับเลือกเข้าทำงานเสียที เพราะเธอเป็นคนที่มีความจำเป็นเลิศและคิดวิเคราะห์ข้อมูลทุกอย่างละเอียดยิบจนดูจริงจังเกินไป วันหนึ่งในระหว่างที่เธอกำลังเดินทางไปสัมภาษณ์งาน ก็ได้เกิดเหตุมอนิเตอร์บุกจู่โจมอย่างกะทันหัน ในเหตุการณ์นั้นเธอได้พบกับ ฮิโตมิ โคชิกายะสาวน้อยเวทมนตร์รุ่นพี่สุดห้าวสายลุยจากบริษัทสตาร์ทอัพเล็กๆ ที่ชื่อว่า บริษัทมาจิลูมิแยร์ จำกัด ด้วยสถานการณ์ที่วิกฤต คานะได้ใช้ทักษะความจำและการคำนวณขั้นเทพของเธอช่วยประสานงานสนับสนุนโคชิกายะ จนสามารถกำจัดมอนิเตอร์และช่วยชีวิตผู้คนเอาไว้ได้สำเร็จประธานบริษัทมาจิลูมิแยร์ที่เห็นแววความเป็นอัจฉริยะในตัวเธอ จึงตัดสินใจชวนคานะเข้าทำงานในฐานะสาวน้อยเวทมนตร์คนใหม่ทันที ที่บริษัทแห่งนี้ คานะได้เรียนรู้ว่าการเป็นสาวน้อยเวทมนตร์ยุคใหม่ไม่ได้ใช้แค่พลังใจ แต่ต้องพึ่งพาการเขียนโค้ด การวิเคราะห์ดาต้า และเวทมนตร์ที่ถูกพัฒนาขึ้นด้วยระบบเทคโนโลยี โดยมีทีมงานเบื้องหลังคอยซัพพอร์ตอย่างอบอุ่น แม้จะเป็นบริษัทขนาดเล็กที่ต้องดิ้นรนแข่งขันกับบริษัทคู่แข่งยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรม แต่คานะและเพื่อนร่วมงานก็ร่วมมือกันแก้ไขวิกฤตการณ์ต่างๆ พัฒนาทักษะการใช้เวทมนตร์ผสมผสานกับเทคโนโลยีสมัยใหม่ และค่อยๆ พิสูจน์ให้โลกเห็นว่า คุณค่าของสาวน้อยเวทมนตร์ที่แท้จริงคือการปกป้องรอยยิ้มของผู้คน ไม่ใช่เพียงแค่ผลกำไรทางธุรกิจ