L'ambientazione è un mondo parallelo a Fate/stay night, dove il Santo Graal Maggiore è misteriosamente scomparso da Fuyuki dopo la Terza Guerra del Santo Graal. Dopo molti anni di silenzio, più o meno nello stesso periodo in cui si sarebbe dovuta svolgere la Quinta Guerra del Santo Graal, gli Yggdmillennia, una famiglia di maghi, dichiarano apertamente la loro secessione dall'Associazione dei Maghi, affermando di essere in possesso del Graal. L'Associazione invia cinquanta maghi per recuperarlo, ma tutti tranne uno vengono immediatamente massacrati da un misterioso Servant. L'unico sopravvissuto riesce ad attivare il sistema di riserva del Santo Graal Maggiore, permettendo l'evocazione di quattordici Servant in totale. Nella città di Trifas, due fazioni combatteranno per il controllo della sacra reliquia, ognuna delle quali possiede il proprio team di sette Servant: la Fazione Nera, i cui membri fanno parte degli Yggdmillennia e proteggono il Graal, e la Fazione Rossa, i cui membri sono stati inviati dall'Associazione dei Maghi nel tentativo di recuperare il Graal. Per un evento di tale portata, il Graal stesso evoca il proprio Servant, il sacro Ruler, per supervisionare il conflitto. Questo segna l'inizio della Grande Guerra del Santo Graal.