在月球灵子计算机「Mooncell Automaton」构筑的虚拟世界SE.RA.PH中，失忆少年岸浪白野苏醒于128人参与的圣杯战争残局。他遇见自称「Saber」的粉发少女尼禄，二人结成主从对抗其他魔术师与英灵。随着攀登阶层，白野逐渐发现这场战争实为败者轮回的炼狱——所有参赛者早已死亡，仅剩数据残骸重复着无望的战斗。最终揭露Mooncell意图通过圣杯筛选人类存续资格，而白野的真实身份竟是上届战争幸存者「扎比子」的复制体。面对系统抹杀指令，白野选择摧毁Mooncell核心，解放被困灵魂。尼禄以宝具「邀至心荡神驰的黄金剧场」开辟生路，二人携手突破月之背面的「最终反转」，在数据崩解中迎来超越轮回的结局。