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，算计全12话。另有《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收录、《Special Season》于2013年1月16日出售的TYPE-MOON10周年纪念活动收录BD BOX《TYPE-MOON Fes. -10TH ANNIVERSARY EVENT-》中收。在一间由猫运营的酒吧里，有一群猫在说话。从他们的言谈之间可以隐约得知，一场能够会打破时空之间界限的狂凶之盛宴行将到来。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，结成不同的小组并且对圣杯都抱着势在必得的野心。但是出人预料的是，这一次必需改以网球、花牌、抽卡片、黑胡子等官方游戏来决议胜负。就在一切参赛者纷繁于游戏中精疲力尽之时，圣杯赫然出如今大家面前。对圣杯痛恨无比的卫宫士郎，决议以投影出来的武器将之消灭，不料被劈开的圣杯中居然冒出了原本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纠缠在一同的厮杀，无可防止地正式揭开了序幕。