En 2015, la Organización de Seguridad de Caldea recurre a expertos de los campos mágico y mundano para observar el futuro de la humanidad ante posibles eventos de extinción. La supervivencia de la humanidad parece estar asegurada para el próximo siglo, hasta que el veredicto cambie repentinamente, y ahora la erradicación de la especie espera a finales de 2016. Se desconoce la causa, pero parece estar vinculada con la ciudad japonesa de Fuyuki y los acontecimientos de 2004 durante la Quinta Guerra del Santo Grial.

En respuesta, Chaldea aprovecha un medio experimental de viaje en el tiempo, la tecnología Rayshift. Con ella, Ritsuka Fujimaru, un joven recién reclutado por la organización, y la misteriosa chica Mash Kyrielight, pueden viajar hasta 2004 y descubrir cómo salvar a la humanidad. Se ha declarado una gran orden para luchar contra el destino, una orden para cambiar el pasado y restaurar el futuro.