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Caster mantiene como rehén a Saber tras arrebatarle su contrato a Shirou, pero Kuzuki cuestiona la autonomía de su Servant. Decidida a erradicar la amenaza de Caster y su Master, Rin le ordena a Archer eliminar a Kuzuki, poniendo a prueba la lealtad de su Servant.

A pesar de haber perdido a Saber, Shirou no renuncia a la batalla. Dado que Caster cuenta con el respaldo de Kuzuki y Archer, Rin y Shirou deciden buscar una alianza desesperada con Illyasviel von Einzbern y Berserker en su castillo.

Shirou y Rin finalmente llegan al castillo de Einzbern, pero descubren que otros visitantes inesperados se les han adelantado: Gilgamesh y Shinji se encuentran atacando a Illyasviel y Berserker en un despiadado combate.

Devastado tras presenciar la caída de Illyasviel, Shirou reafirma su determinación de detener a Caster junto a Rin. Sin ningún aliado a su disposición, un Servant inesperado aparece ofreciendo sus servicios para ayudarlos.

Rin y Shirou inician su incursión en la iglesia para enfrentar a Caster y Kuzuki, mientras Lancer retiene a Archer afuera. Sin embargo, la estrategia de Rin toma un giro drástico cuando las verdaderas intenciones de Archer salen a la luz.

Tras romper su contrato con Caster, Archer revela su verdadero objetivo: eliminar a Shirou Emiya a toda costa para prevenir un futuro trágico. A pesar de la abrumadora diferencia de poder, Shirou se niega a ceder ante las amenazas de su versión futura.

Con la ayuda de Saber y Lancer, Shirou se prepara para rescatar a Rin, quien ha sido capturada por Shinji y Kirei Kotomine. El inminente duelo entre Shirou y Archer conducirá a la confrontación definitiva de sus convicciones.

Mientras Rin lucha por liberarse de la manipulación de Kirei Kotomine en la iglesia, Shirou se enfrenta a Archer en un violento choque de ideales en el mundo interior del Reality Marble.

El enfrentamiento entre Shirou y Archer llega a su punto culminante cuando Shirou encuentra la respuesta que define la legitimidad de su sueño. Sin embargo, la batalla es interrumpida por la drástica intervención de un enemigo común.

Resueltos a vengar el sacrificio de Archer y destruir el Santo Grial antes de que consuma la ciudad, Rin, Shirou y Saber trazan su estrategia final para la batalla en el templo Ryuudou.

Saber se enfrenta en la entrada del templo Ryuudou al Servant que custodia el lugar, mientras Shirou y Rin se adentran en el santuario para destruir la masa corrupta del Santo Grial y rescatar a Shinji.

Para contrarrestar el abrumador arsenal del Rey de los Héroes, Shirou despliega el Reality Marble "Unlimited Blade Works". Al mismo tiempo, Rin pone en riesgo su vida para arrancar el núcleo del Santo Grial.

La Quinta Guerra por el Santo Grial ha concluido. Dos años después, Rin y Shirou viven en Londres mientras estudian en la Torre del Reloj, contemplando las decisiones de su pasado y los pasos hacia su futuro.