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A história centra-se na Guerra do Santo Graal e explora a relação entre Emiya Shirou e Matou Sakura, dois adolescentes que participaram neste conflito. A história continua imediatamente depois de Fate / stay night: Heaven's Feel I. Presage Flower, seguindo Shirou como ele continua a participar na Guerra do Santo Graal, mesmo depois de ser eliminado como um mestre.
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O ano é 2199. Yamato tentou deixar para trás a galáxia Grande Nuvem de Magalhães, após receber um "Sistema Inverso Cosmo" em seu destino, Iscandar. No entanto, de repente, ele encontra um grupo misterioso na borda da Grande Nuvem de Magalhães. A tripulação descobre que o grupo é chamado de "Gatlantis" e que seu líder é o comandante da força expedicionária de Gutaba que se autodenomina "Goran Dagaamu do Trovão". O comandante exige que Yamato seja entregue a ele. Yamato, querendo correr para a Terra, escapa da briga. No entanto, Yamato é atacado por uma arma de raio devastadora chamada "Canhão de ataque direto de chamas" que pode transcender o espaço. Yamato conseguiu recuar, mas acaba se perdendo e se encontra em uma dimensão irregular de cor estranha. A tripulação decide desligar o motor da nave e explorar um planeta misterioso.
