动画以OVA形式分三卷推出，每卷包含4话，第一卷《1st Season》于2011年8月14日发售，第二卷《2nd Season》于2011年10月28日发售，第三卷《3rd Season》于2011年12月31日发售，合计全12话。另有《EX Season》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、《Special Season》于2013年1月16日发售的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。
演员：仲村宗悟 内田雄马 八代拓 寺岛拓笃 神原大地 松冈祯丞 永野由祐 土岐隼一 梅原裕一郎 堀江瞬 高冢智人 山谷祥生 菊池勇成 熊谷健太郎 滨健人 增元拓也 バレッタ裕 山下大辉 中田祐矢 野上翔 千叶翔也 白井悠介 永冢拓马 渡边纮 益山武明 深町寿成 狩野翔 天崎滉平 古川慎 儿玉卓也 小林大纪 矢野奖吾 古畑惠介 村瀬步 伊东健人 榎木淳弥 中岛良树 寺岛惇太 小松昌平 滨野大辉 三瓶由布子 德武龙也 浦尾岳大 笠间淳 汐谷文康 驹田航 河西健吾 立木文彦
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