三个问题儿童在现实世界中拥有特殊能力，有一天，互不相识的他们分别被一张神秘的邀请函召唤前往箱庭世界，在那里特殊能力被称为恩赐(Gift) 。召唤他们去箱庭世界的是被称为“箱庭贵族”的黑兔。箱庭主要以恩赐游戏和共同体为主，任何无理的要求也可以通过恩赐游戏来实现。游戏前双方必须签订契约，由中央审判，输的一方必须完成对方的条件。这是主角们为了共同体 No Name 而勇敢作战的故事，当中包括不少奇遇。
在一个晴朗明媚的日子里，自称废柴的学生君逆回十六夜(浅沼晋太郎 配音)、温柔善良爱护小动物的春日部耀(中岛爱 配音)以及高傲自大的大小姐久远飞鸟(布里德卡特•塞拉•惠美 配音)各自收到一封邀请函，信中说道：“告知烦恼众多、拥有异能的少男少女，如果期望一试自己的才能，那么就抛弃世上的一切，到我等的‘箱庭’来”。原来他们三人均为拥有超能力的问题儿童。似乎接受了邀请，他们被抛入风景秀美的箱庭世界，并遇见说明人黑兔(野水伊织 配音)。十六夜他们得知，必须运用天赐的特异功能在箱庭进行难度不等的神魔游戏。不按常理出牌的主人公以及藏着无数秘密的箱庭，一切变得好玩起来……
本片根据竜ノ湖太郎(文)、天之有(插画)的原作改编。
故事大纲
在游戏版本中，随着选择的不同，后面剧情亦会出现极大改变。游戏共有3条主线故事：“Fate”、“Unlimited Blade Works”及“Heaven's Feel”。玩家必须依次完成篇章才可解锁下一个线路。
序章
传说，在日本的某个名叫“冬木市”的城市里，每隔数十年，会出现能实现其持有者所有愿望的宝物“圣杯”。7名魔术师(御主(マスター，Master))与7名使魔(从者(サーヴァント，Servant))签订契约，为了争夺圣杯而参与“圣杯战争”。能获得圣杯的只有一组，这7组人马各自为了成为最后的那一组而互相残杀。但是，这场战斗和魔术是完全对公众隐藏的。
高中二年级的冬天，远坂凛继承了在上次圣杯战争中丧生的父亲的遗愿，参与圣杯战争。凛召唤了一名男性从者，但是由于他对年轻的魔术师凛采取了轻视的态度。为了使他按自己的意愿行事，凛使用了次数有限的绝对命令权：令咒。虽然由于命令抽象而效果甚微，但出于作用于他的强大魔力，这名从者承认凛是他的御主，自己是Archer(弓兵)的从者。
第二天，凛注意到学校里被设立了一个以危害校园内的人员而获得魔力为目的的结界，于是在学生不在的夜间开始调查，期间遭到了别的从者Lancer(枪兵)的攻击，Archer便与之战斗。但是，一名学生目击到了这场战斗，Lancer为了封口而杀害了那个学生。那位学生名叫卫宫士郎，因为有重要的缘分，远坂凛用父亲留下的吊坠中的魔力救下了他，但是注意到Lancer不会放过死而复生的目击者后，为了保护士郎和Archer一起赶往了士郎的家(卫宫邸)，却在卫宫邸前被新的从者袭击。那个从者是一个身材矮小的金发少女，是凛真正希望召唤的从者：Saber(剑士)。
卫宫士郎是10年前(1994年)发生的冬木市火灾的幸存者，曾由其养父教学了基本的魔术，是一名半吊子魔术师。2004年2月2日晚，士郎在夜晚的学校偶然目击了从者Archer和Lancer之间的战斗，被Lancer杀死后幸得远坂凛用父亲留下的吊坠中的魔力所救，随后回到了家。而他没死的事很快被Lancer知道，刚到家不久就被Lancer追杀。他逃到了院子里的仓库里，发现藏在地上的魔法阵发动了，无意中召唤了从者之一的Saber(剑士)，被卷入了圣杯战争。士郎希望继承在灾难中救了自己的亡父卫宫切嗣的理想，成为“正义的伙伴”。士郎同意以御主的身份参与战争，以防止其他御主造成进一步的灾难，导致十年前的悲剧再度重演。
故事结局
原著游戏中，故事结局共有45个。其中Bad ending/Dead ending出现了四十次，不过于其中一个结局中，士郎虽然死亡，此结局仅被归类于Normal End;最后五个以胜利者身份完成第五次圣杯战争的正面结局(并非所有Bad Ending士郎皆无法胜利，只是就剧情来说是属于负面结局)。而五个胜利的结局分别为：
Fate(Saber路线)
唯一结局：梦的延续
完成圣杯战争，完成与士郎的约定，破坏圣杯后，Saber终于可以放下从者的身份，微笑着对士郎说出“我爱你”。得到解脱的王回到自己的时代，归还精灵之剑，带着王的骄傲，在树下平静地安息，2006年Studio Deen制作的Fate线电视动画即以此作为结局之基础。
Unlimited Blade Works(凛路线)
True End：Brilliant Years
与士郎和Archer的相遇，使Saber坚定了自己的信念。带着对士郎的情感，Saber和Fate路线一样，继续走完她的旅途。Archer在朝阳下离去，将过去的自己托付给凛。士郎与凛经过残酷的战争后，士郎跟随凛学习魔术并定下相守一生的约定，在此结局中有透露凛即将在毕业后前往英国伦敦塔进修，并且邀约士郎一起前往伦敦，2010年制作的Unlimited Blade Works线剧场版和2014年重制的Unlimited Blade Works线电视动画即以此作为结局之基础。
Good End：Sunny Day
即使经过两次圣杯战争的血战，Saber仍未明定自己的意念，因此Saber决定借助凛与士郎的魔力，以“使魔”这种不会涉及到圣杯规定的契约留于现世。与士郎、凛过着幸福的三人生活的同时也试着寻找自己的信念。2015年ufotable公开了以此为结局的UBW动画SP。
Heaven's Feel(樱路线)
至少完成[Saber]、[凛]路线其一之结局之后才可解锁的游戏路线，所有的伏笔、真相皆于此路线中揭明，透过此路线的进程，玩家可完整的了解所谓圣杯战争真正的“样貌”。
True End：春天归来
伊莉雅丝菲尔以生命为代价留住士郎的魂魄，凛借助一个人偶使士郎复活。之后具有圣杯机能而拥有接近无限的魔力的樱以补充魔力的方式保持士郎的生命力。凛从伦敦返回后，似乎也加入进来。
在老虎道场第39回表示此线为游戏真正的结局。(奈须磨菇在后来已否定此线为真正结局。TYPE-MOON的世界是平行宇宙，即每个故事版本都可被视作“真正”发生。)
Normal End：樱之梦
士郎做出最后的投影以破坏几乎成型的圣杯，自身完全崩溃。得到救赎的樱在卫宫邸住下，一直期待与之相会，直到生命尽头。
“Réalta Nua”版追加结局
Last Episode(最后的结局)
Réalta Nua为爱尔兰语，意为新生。在2007年于PlayStation 2发售的《Réalta Nua》版本中，另追加Fate线的后续补完结局：“Last Episode”(最后的结局)。该剧情在完成全部45个结局后出现。
Saber在Fate线中完成她身为王的理想，来到理想乡。之后士郎与Saber在理想乡中再次相会。据Last Episode最后的解释，该草原即是阿瓦隆。