Emiya Shirō è uno studente delle superiori che conduce una vita apparentemente normale nella città di Fuyuki. Rimasto orfano a sei anni a causa di una misteriosa catastrofe che aveva sconvolto la sua città, era stato raccolto e salvato da Kiritsugu Emiya, che lo ha cresciuto come il figlio che non aveva mai avuto.
Morto anche il padre adottivo, ha ereditato ogni sua proprietà, compresa la grande villa di famiglia dove vive assieme a Sakura, una compagna di scuola, e alla professoressa Fujimura, insegnante nel suo liceo.
La sua vita viene sconvolta nel momento in cui si ritrova coinvolto in una sorta di antico gioco in cui sette maghi si combattono ferocemente fra di loro in quella che viene chiamata la Guerra del Santo Graal, in cui il premio finale è per l'appunto la leggendaria reliquia, in grado di conferire poteri inimmaginabili a chiunque ne entri in possesso.
Per prendere parte alla sfida, ogni mago, chiamato Master, evoca lo spirito di un grande eroe del passato, il Servant, a cui si lega tramite un patto rappresentato da tre simboli chiamati Magie di Comando. Il Servant mantiene una certa indipendenza, ma è comunque asservito alla volontà del suo Master, che può costringerlo a compiere determinate azioni sacrificando una delle Magie di Comando; se vengono utilizzate tutte e tre, però, il patto si scioglie.
Shiro, che possiede pochi rudimenti di magia, si trova del tutto impreparato ad affrontare i suoi avversari, ma a salvarlo sopraggiunge inaspettatamente Saber, un Servant dalle sembianze di giovane donna dai capelli biondi che impugna una spada invisibile.
Il ragazzo, venuto a conoscenza della realtà a proposito della Guerra del Santo Graal, decide di prendervi parte non per ottenere il premio finale, ma solo per proteggere coloro a cui vuole bene, per evitare che altri subiscano le sofferenze toccate a lui.