Saito Hiraga y Louise Françoise Le Blanc de La Vallière pasan a la ofensiva tras los acontecimientos de Zero no Tsukaima: Princesses no Rondo. Juntos, se enfrentan al rey Joseph en la Ciudad Santa de Romalia con la ayuda de otros dos que controlan el poder del "vacío". Pero en medio de los numerosos conflictos que les esperan, un antiguo mal comienza a agitarse en las sombras. ¿Se convertirán sus estrechos lazos en algo más o se harán añicos debido a la creciente dificultad de las tareas que deben emprender? Zero no Tsukaima F sigue la historia de Louise y Saito mientras se enfrentan a sus últimos retos juntos.