动画以OVA方式分三卷推出，每卷包括4话，第一卷《1st Season》于2011年8月14日出售，第二卷《2nd Season》于2011年10月28日出售，第三卷《3rd Season》于2011年12月31日出售，合计全12话。还有《EX Season》作为2011年11月26日出售的《TAKEMOON 武梨绘里TYPE-MOON作品集 特别版》的OAD录入、《Special Season》于2013年1月16日出售的TYPE-MOON10周年纪念活动录入BD BOX《TYPE-MOON Fes. -10TH ANNIVERSARY EVENT-》中收。在一间由猫运营的酒吧里，有一群猫在谈话。从他们的言谈之间能够隐约得知，一场可能会打破时空之间界限的狂凶之盛宴即将到来。冬木市再度举行了让魔术师为之疯狂得“圣杯争霸战”，参与争夺的卫宫士郎、Saber、远坂凛、Archer、葛木宗一郎、Rider等人，结成不同的小组而且对圣杯都抱着势在必得的野心。然而出人意料的是，这一次有必要改以网球、花牌、抽卡片、黑胡子等民间游戏来决议输赢。就在一切参赛者纷繁于游戏中精疲力尽之时，圣杯赫然出现在大家面前。对圣杯怨恨无比的卫宫士郎，决议以投影出来的兵器将之消灭，不料被劈开的圣杯中居然冒出了本来不属于这个时空里的猫姬！随着猫姬的到来，一场将不同次元里的魔术师羁绊在一起的厮杀，无可避免地正式揭开了序幕。