平凡的中学生鹿目圆（悠木碧 配音）有一个美满的家庭，在生活中她是个性格温顺又有爱心的好孩子。转学生晓美焰（斋藤千和 配音）的出现打破了小圆平静的生活，这个性格酷酷又体弱多病的黑长直少女似乎对小圆有着什么难言之隐。命运中的相遇出现了，小圆在路边救下了一只浑身是伤的奇怪动物 ，没想到这只动物居然会说人类的语言。它告诉小圆它的名字叫丘比（加藤英美里 配音），并且提出了一个特殊的要求，它希望小圆能够和它签订契约成为魔法少女。
魔法少女是这个世界中一种特殊的存在，她们肩负着和魔女战斗的使命，作为报酬，丘比可以实现她们任意的一个愿望。在战斗的过程中，小圆发现魔法少女这个职业并非故事里所描绘的那么美好，随时有着牺牲的可能。并且，随着战斗的升级，一个关乎于她自己的残酷真相正在逐步的浮出水面。

四百年后的未来，一曾蔚蓝的地球黄沙遍野，自然环境极度恶劣。与之相伴，旧有的人类文明凋零殆尽，早先绝大多数幸存者迁往靠近地球的外太空，在名为迪瓦的设施中安顿下来。他们抛弃肉体，将自己的精神和灵魂投入迪瓦所构建的虚拟空间中，尽情享受没有丝毫痛苦的快乐。但是自称弗隆提亚·赛塔（神谷浩史 配音）的骇客让维护迪瓦网络安全的中央保安局坐立不安，为了彻底揪出这个神秘敌人，保安局派出三等官安吉拉•巴尔扎克（钉宫理惠 配音）回到地球调查。操纵先进机甲的安吉拉率先打败蜂拥而至的沙地巨虫，随后和前来接应的丁格（三木真一郎 配音）见面。两个性格全然不同的搭档一同上路，来到了弗隆提亚可能藏身的杰德小镇。
安吉拉在那里得知令人惊讶的事实，而她曾经所坚持的信念也开始动摇……

为了得到“圣杯”能实现一切愿望的奇迹之术，七名魔术师召唤七名英灵发起一场圣战。他们必须奋战到底，因为最终只有一人可以获得“圣杯”的力量－－“圣杯战争”就此展开。这场圣战并没有因为过去的三次战役而平息；如今，第四次战役即将开火。魔术师们带着必胜的决心，聚集到被称为“冬木”的战场迎接这神圣的战役。然而，他们之中却有一人不明白自己到底为何而战。他就是──言峰绮礼。言峰绮礼不能理解自己为什么被选中，并被赋予令咒。不过，命运将牵引他遇见另一位参战者，那就是──卫宫切嗣。卫宫切嗣比任何人都渴望得到“圣杯”。他为了达成目标，用尽所有残酷的手段。在超人气游戏“命运停驻之夜”中，对于10年前的第四次战役只概略提及。关于士郎的养父、凛的父亲，以及年轻气盛的言峰绮礼赴战的真相，如今将一一揭幕......

宁静祥和的见泷原市，全靠魔法少女鹿目圆（悠木碧 配音）、美树沙耶香（喜多村英梨 配音）、巴麻美（水桥香织 配音）以及佐仓杏子（野中蓝 配音）守护，一次次击败了人类灵魂深处产生的“梦魇”，全力包围着她们最为珍惜的城市、家人和朋友。这一天，美丽女孩晓美焰（斋藤千和 配音）作为转校生来到小圆的班级，小圆她们意外发现，晓美竟然也是魔法少女中的一员。在此之后，五位魔法少女同心携手，解决了梦魇接二连三带来的危机。她们的友情笃深，相处分外融洽，但是晓美却对周遭无时不在的违和感隐隐感到不安。某天，她要求杏子和她去风见野一探究竟，然而两人大费周章，竟然怎么也无法走出见泷原。
晓美终于意识到，她和朋友们似乎被某人封在了魔女的结界中。无休止的轮回以及爱欲滋生的幻象，让少女们陷入无休止的混乱深渊……

传说中可实现持有者一切愿望的宝物——圣杯。而为了得到圣杯的仪式就被称为圣杯戦争。
参加圣杯戦争的7名由圣杯选出的魔术师被称为御主（マスター，英文Master），与7名被称为从者（サーヴァント，英文Servant）的使魔订定契约。他们是由圣杯选择的七位英灵，被分为七个职阶，以使魔的身份被召唤出来。
圣杯承认的使用者只有一个，御主（Master）一定得与七种职业的从者（Servant）之一立下契约，证明自己是有资格拥有圣杯的人。

2112年新人监视官常守朱和执行官狡噛慎也与以前发生的恶性案件的幕后黑手槙岛圣护相遇。槙岛圣护动摇了维持和平的系统的根基，质疑正义的存在。最后，狡啮对他执行了自己的正义，从此消失无踪……
2116年，日本政府开始向战乱国输入“Sibyl系统”和无人驾驶机器人，企图让这个系统控制全世界。他们在处于内战状态的SEAUn(东南亚诸国)实验性地导入了Sibyl系统，令其治理下的水上都市“香巴拉弗洛特”短暂地得到了平稳和安定的生活。但是，SEAUn却向日本派出了恐怖分子。恐怖分子偷偷潜入香巴拉弗洛特，企图对中枢发动攻击。其中出现了某名男子的身影。刑事课一系的常守朱奉命前往香巴拉佛洛特进行调查。为这片新土地带来正义的真相。

监视官常守朱在得知西比尔系统的真相后，选择遵从系统，并依然信守人性与法律秩序。她率领新生的刑事课一系，每天与犯罪者对抗着。
然而，足以动摇系统的怪物正在他们面前悄悄潜伏着，而他们却对此一无所知——