A história se passa na cidade japonesa Fuyuki, onde de tempos em tempos acontece secretamente uma grande guerra entre magos e seus Servos pela posse do Cálice Sagrado, objeto que tem o poder de realizar um desejo de seu Mestre.

Fuu, uma garçonete que trabalha em uma casa de chá, resgata dois mestres espadachins da execução para ajudá-la a encontrar o "samurai com aroma de girassol".

Shiki Tohno is a boy who, after an accident as a child, is able to see strange lines coming from objects and people. He has to wear special glasses to stop seeing them. If he cuts some of these lines, he destroys people connected to them. One day he meets a woman called Arcueid and together they start a journey that's going to reveal some secrets of his past.