Tại thành phố Fuyuki, Cuộc chiến Chén Thánh lần thứ năm sắp bắt đầu một trận chiến kéo dài đẫm máu, chết chóc và đau khổ. Học sinh trung học Rin Toosaka đã rèn luyện toàn bộ cuộc đời mình cho thời điểm này - để trở thành một pháp sư có khả năng trở thành Bậc thầy trong chiến tranh. Triệu hồi Servant của cô ấy được gọi là Archer, Rin cuối cùng cũng đặt chân vào trận chiến.
Phát hiện ra rằng một trong những người quen của cô, Shirou Emiya, cũng bị lôi kéo vào cuộc chiến, Rin đề nghị thành lập một liên minh vào lúc này. Và khi cả hai ngày càng thân thiết hơn, Rin bắt đầu tìm hiểu thêm về số phận và lý tưởng của Shirou. Tuy nhiên, mục tiêu của cô vẫn không đổi: giành được thánh tích toàn năng có thể đáp ứng mong muốn của những người chiến thắng sau cuộc chiến — Chén Thánh.