A série se passa na cidade japonesa Fuyuki. Uma cidade cercada pelo mar e pelas montanhas. Nesta cidade comum, as trevas se aproximam. Onde acontece um ritual chamado Seihai Sensou (Guerra do Santo Graal), diz-se que o Santo Graal concede desejos para quem o possui. Para que o Santo Graal se materialize, esse ritual está a ponto de ser feito. O Santo Graal escolherá sete Magos (Mestres) e dar-lhes-á sete espíritos heróicos familiares (Servos) divididos em sete classes de acordo com as suas habilidades: Saber (O espadachim), Archer (O arqueiro), Rider (O cavaleiro), Berserker (O insano), Lancer (O lanceiro), Caster (O mago) e Assassin (O mercenário). O mestre possui um contrato com um dos sete espíritos familiares (Classes). O mestre deve provar que está qualificado ter o Santo Graal, ou seja deve eliminar outros mestres à mostra que é o mais forte.
O protagonista Emiya Shirou tinha perdido seus pais em um incêndio quando ainda era uma criança. Foi adotado por um homem misterioso chamado Emiya Kiritsugu, um mago. Com o consentimento de seu padrasto, Shirou estudou magia, entretanto, por não possuir talento natural para magia, só é capaz de analisar a estrutura de objetos e reforçá-los.
Um dia, ele é envolvido acidentalmente em uma luta entre dois Servos, Archer e Lancer. Como a guerra é um segredo, Lancer acaba assassinando Shirou. Mas uma aluna de sua escola, Tohsaka Rin (a mestra de Archer) salva sua vida. Lancer o persegue e o ataca novamente, e no momento crítico, Shirou acaba invocando Saber, a ex-Servo de seu padrasto.
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