Los miembros de la Asociación de Magos Rin Toosaka y Luviagelita "Luvia" Edelfelt tienen la tarea de encontrar y recuperar siete Cartas de Clase, artefactos medievales que contienen la esencia vital de legendarios Espíritus Heroicos. Para ayudarlas en su misión, se les concede el poder de Rubí y Zafiro, dos Caleidosticks sensibles que les permitirán transformarse en chicas mágicas y aumentar drásticamente sus habilidades. Sin embargo, las dos magas no se llevan bien, lo que hace que los Caleidosticks las abandonen en busca de nuevos maestros. Se topan con dos jóvenes colegialas -Illyasviel von Einzbern y Miyu- y las convencen rápidamente para que firmen un contrato. Con sus nuevos poderes y responsabilidades, Illya y Miyu se disponen a recoger todas las Cartas de Clase.