Pada 2015, Organisasi Keamanan Kasdim melibatkan para ahli dari bidang magis dan duniawi untuk mengamati masa depan umat manusia untuk kemungkinan peristiwa kepunahan. Kelangsungan hidup umat manusia tampaknya terjamin untuk abad berikutnya—sampai putusan tiba-tiba berubah, dan sekarang pemusnahan spesies menunggu di akhir tahun 2016. Penyebabnya tidak diketahui, tetapi tampaknya terkait dengan kota Fuyuki di Jepang dan peristiwa tahun 2004 selama Perang Cawan Suci Kelima.
Sebagai tanggapan, Chaldea memanfaatkan sarana eksperimental perjalanan waktu, teknologi Rayshift. Dengan itu, Ritsuka Fujimaru, seorang pemuda yang baru direkrut ke dalam organisasi, dan gadis misterius Mash Kyrielight, dapat melakukan perjalanan kembali ke tahun 2004 dan menemukan cara untuk menyelamatkan umat manusia. Perintah besar untuk melawan takdir telah diumumkan—perintah untuk mengubah masa lalu dan memulihkan masa depan.
