Seis meses após os eventos de Fate/stay night, Bazett Fraga McRemitz, membro da Associação de Magos, acorda no quarto dia de uma Guerra do Santo Graal que não se lembra de ter começado, vinculada a um novo Servo chamado Avenger. Do outro lado da cidade, a vida tranquila do pós-guerra de Shirou Emiya é interrompida por acontecimentos estranhos que não deveriam ser possíveis com a Guerra do Graal já encerrada. Quando as duas histórias se cruzam, Bazett e Shirou descobrem que estão presos no mesmo ciclo de quatro dias, repetido sem fim, até descobrirem o que o está causando.