Rin Toosaka y Luviagelita "Luvia" Edelfelt, miembros de la Asociación de Magos, tienen la misión de encontrar y recuperar siete Cartas de Clase, artefactos medievales que contienen la esencia vital de legendarios Espíritus Heroicos. Para ayudarles en su misión, se les concede el poder de Rubí y Zafiro, dos Caleidosticks sensibles que les permitirán transformarse en chicas mágicas y aumentar drásticamente sus habilidades. Sin embargo, las dos magas no se llevan nada bien, por lo que los Caleidosticks las abandonan en busca de nuevos amos. Se topan con dos jóvenes colegialas, Illyasviel von Einzbern y Miyu, y no tardan en convencerlas para que firmen un contrato. Con sus nuevos poderes y responsabilidades, Illya y Miyu se disponen a reunir todas las Cartas de Clase.
