动画以OVA形式分三卷推出，每卷包含4话，第一卷《1st Season》于2011年8月14日发售，第二卷《2nd Season》于2011年10月28日发售，第三卷《3rd Season》于2011年12月31日发售，合计全12话。另有《EX Season》作为2011年11月26日发售的《TAKEMOON 武梨绘里TYPE-MOON作品集 特别版》的OAD收录、《Special Season》于2013年1月16日发售的TYPE-MOON10周年纪念活动收录BD BOX《TYPE-MOON Fes. -10TH ANNIVERSARY EVENT-》中收。在一间由猫经营的酒吧里，有一群猫在谈话。从他们的言谈之间可以隐约得知，一场可能会打破时空之间界限的狂凶之盛宴即将到来。冬木市再度举行了让魔术师为之疯狂得“圣杯争霸战”，参与争夺的卫宫士郎、Saber、远坂凛、Archer、葛木宗一郎、Rider等人，结成不同的小组并且对圣杯都抱着势在必得的野心。然而出人意料的是，这一次必须改以网球、花牌、抽卡片、黑胡子等民间游戏来决定胜负。就在所有参赛者纷纷于游戏中精疲力尽之时，圣杯赫然出现在大家面前。对圣杯痛恨无比的卫宫士郎，决定以投影出来的武器将之毁灭，不料被劈开的圣杯中竟然冒出了原本不属于这个时空里的猫姬！随着猫姬的到来，一场将不同次元里的魔术师纠缠在一起的厮杀，无可避免地正式揭开了序幕。
演员：矢岛晶子 小林由美子 楢桥美纪 藤原启治 森川智之 兴梠里美 真柴摩利 林玉绪 一龙斋贞友 佐藤智惠 高田由美 七绪春日 富泽美智惠 三石琴乃 纳谷六朗 森田顺平
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演员：野原向日葵：こおろぎさとみ 野原广志：森川智之 藤原啓治 野原美冴：ならはしみき 野原新之助：矢島晶子 小山よし治：池田知聡 坂口賢一 小山まさえ：宮寺智子
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演员：柴田秀胜 野泽雅子 岛本须美 银河万丈 古川登志夫 千叶繁 杉山佳寿子 铃木玲子 森功至 古谷彻 中尾隆圣 渡边菜生子 田中真弓 泽木郁也 二又一成 鹤广美 饭塚昭三 冬马由美 龙田直树 胜生真沙子 大塚周夫 内海贤二 三田友子 阪脩 玄田哲章 本多知惠子 铃置洋孝 藤田淑子
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