ヴィジュアルノベルゲーム『Fate/stay night』の中で描かれる通称・桜ルートといわれる物語を原作とした全三章からなる劇場アニメの第一弾。正義の味方という理想を追い求める衛宮士郎が、あらゆる願いを叶える願望器“聖杯”をめぐり戦う聖杯戦争に再び臨む。声の出演は「黒執事 Book of the Atlantic」の杉山紀彰、「マジック・ツリーハウス」の下屋則子、「夜は短し歩けよ乙女」の神谷浩史、「ゼーガペインADP」の川澄綾子、『ガールズ&パンツァー』の植田佳奈。監督は「劇場版 空の境界 未来福音」の須藤友徳。音楽を『魔法少女まどか☆マギカ』の梶浦由記が担当する。アニメーション制作はTV『Fate/stay night[Unlimited Blade Works]』を手掛けたufotable。