В отличие от своего предшественника, вышедшего в 2006 году, этот аниме-сериал погружает зрителей в альтернативный сюжет одноимённой визуальной новеллы. Действие разворачивается вокруг старшеклассника Сиро Эмии, который неожиданно оказывается втянут в войну за Святой Грааль, происходящую в японском городе Фуюки каждые 60 лет. Эта битва, в которой участвуют семь магов, преследует цель заполучить легендарный артефакт — Святой Грааль, способный исполнить любое желание победителя и кардинально изменить его судьбу.

Каждый маг, принимающий участие в этой войне, призывает себе в помощь слугу — великую героческую душу из прошлого или будущего, которая сражается на его стороне. Битва продолжается до тех пор, пока не останется лишь один мастер со своим слугой. Сиро Эмия, не желая участвовать в этой кровавой схватке, случайно призывает Сэйбер — слугу, которая стремится добраться до Грааля любой ценой. Несмотря на то, что Эмия не хочет втягиваться в конфликт, так как в прошлой войне потерял всю свою семью, он вынужден принимать участие в битве.

В этом хаосе Эмия находит союзника в лице Рин Тосаки — могущественного мага, которая учится в той же школе, что и он. Вместе они пытаются найти выход из сложившейся ситуации, но правила войны Святого Грааля не оставляют им выбора: рано или поздно им придётся сразиться друг с другом. Так начинается их непростая история, наполненная борьбой, предательством и неожиданными поворотами событий, которая заставит зрителей переживать за героев и задаваться вопросом о судьбе Святого Грааля.