Pada tahun 2016 Masehi, fondasi umat manusia telah dibakar oleh Raja Penyihir Solomon. Chaldea, sebuah organisasi penyihir rahasia dengan misi untuk melestarikan masa depan umat manusia, meramalkan kepunahan umat manusia pada tahun 2015. Maka dimulailah operasi untuk memperbaiki Singularitas dalam sejarah yang disebabkan oleh Cawan Suci yang tersebar di ruang dan waktu—Operasi Grand Order.
Menggunakan teknologi perjalanan waktu Rayshift, master terakhir Chaldea, Ritsuka Fujimaru, dan pelayannya, Mash Kyrielight, telah melakukan perjalanan ke dan menyelesaikan enam Singularitas. Sekarang, mereka berangkat menuju tujuan mereka yang paling berbahaya: sebuah peradaban di Zaman Para Dewa, Mesopotamia tahun 2655 SM. Ritsuka dan Mash segera menemukan bahwa Binatang Iblis berkeliaran di tanah itu, menyerang orang dan kota. Di tengah kekacauan dan teror, terletak pertahanan terakhir umat manusia—Uruk, sebuah kota benteng yang bertindak sebagai garis depan pertempuran melawan para monster. Garis depan pertempuran dipimpin oleh Raja Gilgamesh, Raja Para Pahlawan, yang meminta bantuan dari Roh Pahlawan dan mengambil peran sebagai penyihir untuk melindungi kotanya.
Bersama Gilgamesh dan para pelayan yang dipanggil, Ritsuka dan Mash harus melindungi Uruk dari serangan monster-monster magis dan mengalahkan Aliansi Tiga Dewi yang bertujuan untuk memusnahkan umat manusia; sementara itu, ancaman yang lebih besar mengintai Uruk, bersiap untuk bangkit.
