冬木の地で行われた聖杯戦争から10年……再び、『聖杯』の力を追い求める、七人の魔術師と七人の英霊の争いが始まろうとしていた。代々続く、魔術師の家系に育った遠坂凛もまた、父・遠坂時臣が参加した争いに、身を投じようとしていた。最強の英霊、セイバーの召喚を試みる凛だったが、彼女の眼の前に現れたのは、自らの名も知らぬ英霊だった。
10年前、冬木市で起きた大火災から、衛宮切嗣により命を救われた衛宮士郎。ある日の放課後、士郎は英霊同士の戦いを目撃してしまう。目撃されてはいけない争いを見られたことに気付いたランサーは、マスターの命令により、士郎を始末しようとする。凛により息を吹き返した士郎だったが、その夜、再びランサーに襲われる。ランサーの攻撃を耐え凌ぐ士郎の目の前に、英霊が召喚される。
ランサーの襲撃後、衛宮低に駆け付けた凛とともに、士郎は聖堂教会へ向かう。監督役の言峰綺礼から、聖杯戦争について説明を受けた士郎は、その内容にショックを受ける。しかし、自分も巻き込まれた10年前の火災が、聖杯戦争によるものだと知り、マスターとして戦うことを決意する。
聖堂教会を後にした凛と士郎の前に、サーヴァントとイリヤスフィールと名乗る少女が立ちふさがった。襲いかかるバーサーカーの圧倒的な力の前に、苦戦を強いられる凛たち。初めての戦いの中で、士郎は自分の無力さを思い知るのだった。
藤村に呼び出され、学校に向かう士郎とセイバー。霊体化できないセイバーを誤魔化そうとする士郎だったが、なぜか藤村と桜が士郎の家に泊まり込むことに……一方その頃、ガス漏れ事件の現場を訪れていた凛は、わずかに残る魔力の残滓から、キャスターの仕業であると断定する。
士郎はセイバーを連れずに学校へ向かう。単独で行動する士郎に憤った凛は、放課後、人気のないのを見計らい、士郎を襲撃する。士郎を追いつめる凛だったが、二人は女子生徒の悲鳴を耳にする。争いをやめ、悲鳴の上がった場所へ向かうとそこには……
学内に潜む他のマスターへの対策のため、休戦協定を結んだ凛と士郎。そんな矢先、士郎のもとに、自分こそがライダーのマスターだという慎二が協力を持ちかけてくる。その夜。土蔵で魔術の訓練をしていた士郎だったが、気がつくとそこは、キャスターが拠点を構えている柳洞寺だった。
士郎救出のため、柳洞寺にやってきたセイバーの前に立ちふさがるアサシン。アサシンのクラスとは思えないその剣技に、セイバーは攻め切れずにいた。一方、士郎のいる柳洞寺・中庭で対峙したアーチャーとキャスター。その対話の中で士郎は、アーチャーの考えに反感を抱く。
セイバーとの稽古の後、士郎は学校へ向かう。昼休み、凛との共闘を改めて確認した士郎だったが、その時、学校に敷設されていた魔法陣が発動する。令呪を使用しセイバーを呼び出した士郎は、凛とともに魔法陣を止めるべく慎二の元へ向かう。
慎二をキャスターから守り、脱落したライダー。キャスターのマスターが学校内にいると判断した凛だったが、士郎とアーチャーの関係を落ち着かせるために、後日対策を練ることに。一方、サーヴァントを失った慎二は、教会の保護を求めて、綺礼の元へ向かう。ライダーに対し不満を漏らす慎二に、綺礼は新たな英霊がいることを告げる。
一成の証言から、葛木がキャスターのマスターだと判断した凛は、士郎とともに、その日のうちに襲撃する計画をたてる。凛の不意打ちに無抵抗だった葛木を見て、駆け寄ろうとする士郎だが、そこへキャスターが現れる。キャスターの非道を説き、説得しようとする士郎に対し葛木は本性を見せる。
葛木とキャスターを退けた士郎たち。しかし士郎は、無理に魔術を行使したために、左半身の感覚を失っていた。翌日、定時連絡を怠ったという理由で、士郎の自宅を訪れた凛だったが、なぜかそのまま泊っていくことになる。そして、士郎の様子を見たアーチャーは、その症状に覚えがあるという。
凛が泊った翌日、凛の提案でデートに出かける士郎とセイバー。戦いを忘れ、息抜きをする3人だったが、再び、キャスターによる襲撃を受ける。藤村を人質にとったキャスターは、抵抗できない士郎に、自分の仲間になるように迫る。それに対し士郎は、毅然と断りを入れるが、士郎の言葉に激昂したキャスターに令呪とセイバーを奪われてしまう。
キャスターによりセイバーを奪われた士郎は、自分の想う正義を信じて再び戦う決意をする。一方、凛は教会で聖杯を探すキャスターに正面から戦いを挑むが、思わぬ展開により 窮地に陥ってしまう。
セイバーが操られる前に、キャスターを倒すべく作戦を練る士郎と凛。その頃キャスターは、かつて自分を召喚したマスターとの記憶を辿っていた。魔女と蔑まれ、裏切られたキャスターは自ら契約を切り、マスターを殺害することで彼の元を逃れたのだった。
アインツベルン城を訪れた士郎と凛だったが、そこでは既に、バーサーカーとギルガメッシュによる戦いが繰り広げられていた。イリヤを庇いながら戦うバーサーカーは、ギルガメッシュの圧倒的な宝具の前に、劣勢を強いられていく。
怒りに身を任せ凛の制止を振り切り飛び出した士朗。ギルガメッシュは士郎を殺そうとするが、凛を見てその場を立ち去る。士朗の自己犠牲的な生き方を否定した凛だったが、改めてその想いを聞き受け入れる。
激突するアーチャーとランサー。拮抗する戦いの中、必殺の宝具を放つランサーに、アーチャーは自身の持ちうる最強の盾で応戦する。一方、士郎と凛はキャスターとの決着をつけるべく再び戦いを挑む。埋まらぬ実力差で窮地に陥るが、凛はとある奇策を隠していた。
キャスターが斃れ契約が無効となったアーチャーだったが、再び士郎を殺さんと彼に襲いかかる。アーチャーの真意をはかろうと間に入るセイバーだが、マスターとの契約を結んでいない状態では本来の力を発揮できない。セイバーと士郎の窮地を救おうと、凛は契約の詠唱を紡ぐ……
遂に明かされるアーチャーの正体。英霊は現在と過去、そしてまだ見ぬ未来―あらゆる時代から呼び出される。衛宮士郎は己の理想の果て、その想いを信じ貫き通した答えである「正義の味方」と相対する。
聖杯の器として凛を利用しようとする綺礼と、自らのものとしたい慎二が凛に迫る。一方で、士郎はアーチャーの攻撃に守勢に回っていた。しかし、それでも諦めない士郎は、アーチャーが辿り着いた世界を目の当たりにする。それは彼の魔術師たる所以―一面の荒野に無数の剣が突き刺さった固有結界だった。
絶望を消し去る為に戦うアーチャー。信念を貫く為に戦う士郎。幾度の剣戟を重ねる中、士郎の敵はアーチャーではなく、己自身になっていた。自分よりも他人が大切という事が偽善とわかっていても、それが決して間違いなどではないと信じて―。
ギルガメッシュが語った、聖杯戦争の真の目的を知った士郎たちは、今回の祭壇である柳洞寺での戦いに向けて策を練る。ギルガメッシュの宝具がセイバーとは相性が良くないと話す士郎に対し、凛が導き出した対抗手段とは――
顕現した聖杯のもとへ辿り着いた士郎と凛の前に立ちはだかるギルガメッシュ。時を同じくして、セイバーは、山門で待ち構えていたアサシンと対峙する。七人の魔術師と七人の英霊それぞれの思いを呑み込み、聖杯戦争は終結を迎えようとしていた――
士郎のことを「偽者」と否定するギルガメッシュ。しかし、自身が「偽者」であることも、想いが「偽善」であることもとうに受け入れていた。理想を張り続ける意志は固まり、その心を形にする言葉を紡ぐ。それは悔恨ではなく、覚悟の詠唱だった―。聖杯を巡る物語がここに決着する。
聖杯戦争は、幕を降ろした。 ―そして紡がれるエピローグ。
