A série se passa na cidade japonesa Fuyuki. Uma cidade cercada pelo mar e pelas montanhas. Nesta cidade comum, a cada 10 anos ocorre o Seihai Sensou (Guerra pelo Cálice Sagrado). O vencedor leva o Santo Graal, que concederá a ele e a seu Servo seus maiores desejos.

Sete Magos (Mestres) são escolhidos e cada um deles faz um pacto com um espírito dentre sete espíritos de heróis do passado ou do presente (Servos). Cada dupla deve provar que está qualificado ter o Santo Graal, ou seja deve eliminar outros Servos e provar que é o mais forte. Cada Servo pertence a uma Classe de guerreiro diferente, usando armas diferentes uns dos outros. Eles escondem seu verdadeiro nome e nome da sua arma, para que seus pontos fracos não sejam descobertos. Por isso são chamados pelo nome de suas armas, como um apelido.

O protagonista Emiya Shirou perdeu seus pais em um incêndio quando ainda era uma criança. Foi adotado por um homen misterioso chamava Emiya Kiritsugu (um mago). Desobedecendo seu padrasto, Shirou estudou Magecraft (mágia). Entretanto, porque faltou o talento, ele só pode obter uma habilidade mágica após muitos anos de treinamento.

Um dia, ele é envolvido acidentalmente em uma luta entre dois Servos, Archer e Lancer. Como a guerra é um segredo, Lancer acaba assassinando Shirou. Mas uma aluna de sua escola, Tohsaka Rin (a mestra de Archer) salva sua vida. Lancer o persegue e o ataca novamente, e no momento crítico, Shirou acaba invocando Saber, sua Serva nesta Guerra, que ele entrou sem saber e sem ser bem visto pelos outros.