Die Magierin Rin Tohsaka versucht den Servant Saber zu beschwören. Doch durch einen Fehler bei der Zeremonie bekommt sie Archer zur Seite gestellt. Kurz darauf trifft sie auch schon auf Lancer, jedoch ist zunächst völlig unklar wer dessen Meister ist.

Emiya Shirous Leben wird von einem Moment auf den nächsten auf den Kopf gestellt… Er findet sich mitten im Krieg um den Heiligen Gral wieder.

Für Shirou wird es Zeit, sich zu entscheiden, ob er offiziell am Kampf um den Heiligen Gral teilnehmen möchte, oder nicht. Dafür sucht er zusammen mit Rin den Aufseher des Krieges um den Heiligen Gral auf, um mehr über die Hintergründe dieses Rituals zu erfahren.

Auf dem Heimweg stellt sich Illyasviel mit ihrem Servant Berserker gegen Rin und Shirou. Schnell müssen die beiden die Übermacht Berserkers erkennen und einen Ausweg finden.

Nach dem Aufeinandertreffen mit Rin kehrt erstmal Ruhe ein. Shirou nutzt die Zeit um noch mehr über den Gralskrieg zu lernen. Außerdem muss er sich eine Tarnung für Saber einfallen lassen.

Überraschend fordert Rin Shirou in der Schule zu einem Duell heraus. Ein heftiges Gefecht entbrennt, bis die beiden von dem Servant eines anderen Masters unterbrochen werden.

Nach dem Auftritt eines neuen Masters einigen sich Rin und Shirou auf einen vorübergehenden Waffenstillstand. Shirou macht im Ryudou Tempel das Versteck eines Servants aus.

Saber stößt im Kampf mit Assassin an ihre Grenzen, während an anderer Stelle Archer und Caster sich ein intensives Duell liefern. In dieser Situation bleibt Shirou nicht mehr als eine Zuschauerrolle.

Nachdem Rin und Shirou ihren Pakt erneuert haben, werden die beiden von einem Bannkreis in der Schule eingeschlossen. Gemeinsam machen sie sich auf die Suche nach dem Ursprung der Barriere.

Rin kommt zu dem Entschluss, dass Casters Master ein Mitschüler an ihrer Schule sein muss. Doch bevor sie ihrer Vermutung weiter nachgehen kann, versucht sie das Verhältnis zwischen Shirou und Archer aufzubessern.

Nachdem Rin die Identität von Casters Master enthüllt hat, bereitet sie sich gemeinsam mit Shirou auf den Kampf gegen die beiden vor. Später am Tag entbrennt eine heftige Auseinandersetzung.

Nachdem Shirou sich im letzten Kampf total verausgabt hat, gönnt er sich eine Ruhepause. Überraschend erhält er bei sich zu Hause Besuch von Rin.

Rin, Shirou und Saber geraten in eine Falle von Caster, welche zu allem Übel auch noch Fujimura als Geisel genommen hat. Shirou wird vor eine schwere Wahl gestellt.

Shirou reflektiert die vorangegangenen Ereignisse und erinnert sich an Kiritsugus Ideale. Rin stattet in der Zwischenzeit Kirei einen Besuch in der Kirche ab und macht eine erschreckende Entdeckung.

Trotz all der kürzlichen Rückschläge beschließt Shirou den Kampf um den Heiligen Gral fortzusetzen. Rin schlägt eine außergewöhnliche Allianz mit Illyasviel vor.

Illyasviel hat eine sonderbare Begegnung mit ihrer Mutter. Im Gespräch mit ihr erfährt sie die Geheimnisse ihrer Familie und deren Rolle im Kampf um den Heiligen Gral.

Die Gruppe um Shirou zieht in den Kampf gegen Shinji. Eine Schlacht auf Leben und Tod entbrennt an deren Ende sogar die Identität von Shinjis Servant enthüllt wird.

Rin und Shirou stellen sich erneut Caster und seinem Master. In der Zwischenzeit gibt Archer gegenüber Lancer seinen Plan preis, woraufhin dieser sich in seinem Kampf gegen Archer bestärkt sieht.

Shirou und Saber versuchen die entführte Rin aus Illyasviels Anwesen zu retten. Dabei bekommen sie Unterstützung von unerwarteter Seite.

Archer und Saber enthüllen ihre Vergangenheit und versuchen zu bestimmen, wer seine Ideale erfolgreicher erreicht hat. Ebenso zeigt Archer die Parallelen zwischen Shirous und seiner eigenen Motivation auf.

Nachdem Archer seine wahre Identität preisgegeben hat liefert er sich eine blutige Schlacht mit Shirou. Gleichzeitig haben Rin und Lancer weiterhin große Probleme mit Shinji.

Shirou droht den Kampf gegen Archer zu verlieren. Beide werden jedoch immer wieder von Fragmenten ihrer Erinnerung heimgesucht. Shirou versucht sich dies zu Nutzen zu machen.

Es scheint als ob der Heilige Gral im Ryudou Tempel beschworen werden soll. Rin vermutet, dass Shirou nur mit Hilfe von Unlimited Blade Works im finalen Kampf bestehen kann.

Rin und Shirou versuchen den Heiligen Gral im Ryudou Tempel zu zerstören, während Saber sich ein heftiges Duell mit dem Tempelwächter liefert.

Alle verbliebenen Teilnehmer am Krieg um den Heiligen Gral stehen sich in einem Kampf auf Leben und Tod gegenüber. Wer wird als Sieger aus dem finalen Kampf hervorgehen?

Einige Monate nach den Ereignissen in Japan sind die Überlebenden des Krieges mittlerweile Mitglieder der Magierschule in London. Hier kreuzen sich die Wege alter Bekannter und neue Protagonisten betreten das Spielfeld.

Diese OVA stellt ein alternatives Ende zu Fate/stay night [Unlimited Blade Works] dar.