动画以OVA形式分三卷推出，每卷包含4话，第一卷《1stSeason》于2011年8月14日发售，第二卷《2ndSeason》于2011年10月28日发售，第三卷《3rdSeason》于2011年12月31日发售，合计全12话。另有《EXSeason》作为2011年11月26日发售的《TAKEMOON武梨绘里TYPE-MOON作品集特别版》的OAD收录、《SpecialSeason》于2013年1月16日发售的TYPE-MOON10周年纪念活动收录BDBOX《TYPE-MOONFes.-10THANNIVERSARYEVENT-》中收。在一间由猫经营的酒吧里，有一群猫在谈话。从他们的言谈之间可以隐约得知，一场可能会打破时空之间界限的狂凶之盛宴即将到来。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。然而出人意料的是，这一次必须改以网球、花牌、抽卡片、黑胡子等民间游戏来决定胜负。就在所有参赛者纷纷于游戏中精疲力尽之时，圣杯赫然出现在大家面前。对圣杯痛恨无比的卫宫士郎，决定以投影出来的武器将之毁灭，不料被劈开的圣杯中竟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起的厮杀，无可避免地正式揭开了序幕。
坂泰斗,上田丽奈,平川大辅,东地宏树,银河万丈,古川慎,中村源太,三川华月
井藤智哉,稻垣好,田中美海,大野智敬,白石晴香,古川慎,白石凉子,吉野裕行,鈴村健一
未知
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佐佐木李子,渡濑结月,冈田梦以,米泽茜,高尾奏音,羊宫妃那,立石凛,小日向美香,林鼓子
户松遥,内山昂辉,山下诚一郎,小坂井祐莉绘,冈本信彦,市道真央,近藤玲奈,山下大辉,福山润,八代拓,麻仓桃,小野大辅,茅野爱衣,寺崎裕香,金元寿子,浪川大辅
未知
小野贤章,中村悠一,诹访部顺一,鸟海浩辅,山下大辉,榎木淳弥,千本木彩花,小西克幸
更新至01集
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