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Il festival della Città Studio sta per arrivare, e il comitato direttivo ha ricevuto l'incarico di reclutare almeno due studenti di Livello 5 per il giuramento della cerimonia d'apertura. Tuttavia, trovare un volontario si rivela difficile.

Inizia il festival e mentre Uiharu e Saten si divertono, Kuroko è occupata a lavorare per Judgment. Mikoto e Kongo partecipano a una corsa a tre gambe contro squadre di altre scuole.

La squadra della Tokiwadai compete nella gara del Balloon Hunter, ma per uno scambio di identità una delle Sisters sostituisce Mikoto. Yoshio Baba fornisce alla squadra dell'altra scuola i dati delle concorrenti della Tokiwadai, dandogli un sorprendente vantaggio.

La ricerca di Saten dello Shadow Metal la porta a mettersi nei guai. Uiharu nota qualcosa di strano nel sito che Saten aveva trovato. Mikoto scopre da Wannai che la sua divisa non è ancora stata restituita, così decide di rintracciare la Sister.

Con le sue amiche più care che le danno le spalle, Mikoto si sente isolata e impotente, ma trova un aiuto in Kongou. Kongou cerca degli indizi che possano portarla a trovare la "sorella" di Mikoto.

Saten porta Kongou al sicuro, mentre Awatsuki e Wannai affrontano Baba e i suoi robot. Mikoto vede Saten con Kongou nell'ambulanza e decide di sistemare le cose.

Con Kongou fuori pericolo, Awatsuko riesce a far controllare i ricordi del gatto alla sua amica psicometrista. Ciò che Saten sente la fa riflettere, e si rivolge a Kuroko per chiedere consiglio. Kozaku affronta Mikoto, chiedendole delle Sisters.

Con l'aiuto delle sue amiche, Mikoto identifica il luogo dal sito che Uiharu aveva trovato. Arrivata sul posto, Mikoto trova Shokuho ad aspettarla, che le rivela la verità dietro alle sue azioni

Mikoto e Shokuho continuano a dare la caccia a Kihara, utilizzando i loro diversi metodi. Kuroko cerca di identificare la ragazza che ha rapito Uiharu e la madre di Mikoto. Saten decide di investigare su una fabbrica abbandonata che potrebbe essere collegata al caso.

Shokuho e Mikoto si ritrovano bloccate nel traffico, e Shokuho dà una dimostrazione della sua straordinaria abilità. Viene rivelata la verità dietro il progetto Exterior, così come il legame di Shokuho con le Sisters.

Kozaku usa Exterior per farsi strada nella mente di Mikoto, convincendola ad attaccare l'edificio senza finestre. Prima di poter inseguire Gensei, Shokuho deve lottare contro la marionetta di Kozaku, fino all'arrivo di un aiuto inaspettato.

Toma e Sogiita scoprono che nella migliore delle ipotesi, possono solo rallentare la trasformazione di Mikoto. Kuroko continua a cercare Kozaku mentre la marionetta la attacca. Gensei insegue Shokuho per ottenere il codice d'accesso che sbloccherà il potenziale di Exterior.

Kuroko continua a cercare Kozaku, ma dopo aver controllato ogni possibile nascondiglio nell'edificio, deve riesaminare la situazione. Quando la trasformazione di Mikoto raggiunge un punto critico, Gensei decide di sbloccare il limitatore di Exterior.

Gensei è caduto vittima dell'astuzia di Shokuho, ma Mikoto sta ancora lottando per contenere il suo potere. Toma cerca di aiutarla ad ogni costo.

Kozaku ripensa a quando da bambina era tenuta in un istituto di ricerca della Città Studio, e della sua amicizia con Dolly. Ma la scoperta della triste verità su Dolly le cambia totalmente la vita.

Hokaze, una delle amiche di Shokuho, regala a Mikoto un'Indian Poker, una carta che permette di condividere i propri sogni con altre persone. Saten informa Uiharu di una nuova app che sembra prevedere alcuni incidenti prima che accadano.

Per dimostrare la veridicità delle sue predizioni, Miyama manda Kuroko in diverse posizioni in cui si verificheranno degli incidenti. Ma quando si scopre che due casi si verificheranno in posizioni vicine, Kuroko chiede l'aiuto di Judgment.

Dopo che Saten le mostra quello che ha imparato grazie all'Indian Poker, Mikoto incontra un commerciante che vende una carta a cui è interessata. Tuttavia, anche Kinuhata di ITEM è ansiosa di ottenere la stessa carta.

Quando Saten compra gli ultimi sgombri al supermercato, Frenda la tormenta per averli, portando a un'inaspettata amicizia. Tuttavia, quando un suo innocente messaggio viene intercettato, Saten si trova in pericolo.

Saten e Frenda si ritrovano sotto attacco da parte di un aggressore sconosciuto, e entrano in un centro commerciale per trovare riparo. Quando nessuno dei suoi soliti trucchi sembra funzionare, Frenda decide di ricorrere a misure drastiche.

Shokuho si avvicina a Mikoto per chiederle di entrare in un istituto di ricerca e trovare i risultati di un esperimento. Ma prima che Mikoto possa entrare nell'edificio, ha un incontro che le causa ancora più domande.

Kuriba spiega a Mikoto e Shokuho come l'anima del doppelganger possa rappresentare una minaccia per la città. I membri di Scavenger cercano di catturare il doppelganger, ma il loro compito si rivela più difficile del previsto.

Scioccati dalla presenza di Misaka Mikoto, i membri di Scavenger cercano di tenere segreta la loro affiliazione al lato oscuro. La Leader di Scavenger propone a Mikoto di allearsi, con l'obiettivo di fermare il doppelganger.

Per contrattaccare al mostro creato dal doppelganger, Mikoto ne crea uno grazie alla sabbia ferrosa. Mentre i due combattono, diventa evidente che il doppelganger ha un altro obiettivo.

Mentre il combattimento in cima all'aeronave volge al termine, le vere intenzioni del doppelganger diventano chiare.