Fate/Extra: Last Encore es una serie de animación que sigue la historia de Hakuno Kishinami, un joven que se despierta en un charco de su propia sangre y se niega a morir. A pesar de experimentar sentimientos de odio desconocidos, Hakuno lucha por sobrevivir. Mientras tanto, es perseguido implacablemente por un seguidor, hasta que se encuentra con una espada carmesí clavada en el suelo. Hakuno la empuña y convoca a su propio sirviente, quien destruye al perseguidor en una ráfaga de pétalos rosa.

Después de graduarse del instituto, la historia de Koyomi Araragi finalmente llegó a su conclusión. Esta vez, de verdad terminó. Sin embargo, la historia de las chicas que fueron salvadas por Araragi no ha terminado. Esta es una precuela, o quizás una secuela, de sus luchas durante su juventud.

Una chica mágica, Iroha Tamaki, busca a su hermana desaparecida en la misteriosa ciudad de Kamihama, donde se rumorea que las chicas mágicas pueden alcanzar la salvación.

En su lucha, Iroha ha caído al pozo sin fondo, y mientras los demás se han resignado a su muerte, Yachiyo cree firmemente que Iroha sigue viva. Al mismo tiempo, la organización Wings of Magius, bajo el mando de Touka, adquiere un peligroso impulso a medida que más y más chicas mágicas se unen a ella, y no es de extrañar, ya que Touka anuncia que puede liberar a todas las chicas mágicas de su destino mortal.