Với lời hứa ban cho bất kỳ điều ước nào, Chén Thánh toàn năng đã gây ra ba cuộc chiến trong quá khứ, mỗi cuộc chiến đều quá tàn khốc và khốc liệt để không để lại một kẻ chiến thắng. Bất chấp điều đó, gia đình Einzbern giàu có tự tin rằng Cuộc Chiến Chén Thánh lần thứ tư sẽ khác; cụ thể là, với một kim khí Chén Thánh hiện đang trong tầm tay của họ. Chỉ vì lý do này, "Magus Killer" Kiritsugu Emiya bị người Einzberns thuê, với cuộc hôn nhân với con gái duy nhất của họ là Irisviel như một hợp đồng ràng buộc.
Kiritsugu hiện đang đứng ở trung tâm của một trò chơi sinh tồn gay cấn, đối đầu với sáu người tham gia khác, mỗi người đều được trang bị một vật quen thuộc cổ xưa, và được thúc đẩy bởi những mong muốn và lý tưởng độc nhất vô nhị. Đồng hành với Saber, người quen thuộc của mình, người lính đánh thuê khét tiếng sớm tìm thấy đối thủ lớn nhất của mình trong Kirei Kotomine, một linh mục tìm kiếm sự cứu rỗi khỏi sự trống rỗng trong bản thân để truy đuổi Kiritsugu.
Dựa trên light novel do Gen Urobuchi viết, Fate / Zero mô tả các sự kiện của Cuộc Chiến Chén Thánh lần thứ tư — 10 năm trước Fate / stay night. Chứng kiến một battle royale trong đó không ai được đảm bảo sống sót.