Fate Extella: The Umbral Star speelt zich af in een futuristisch universum waarin de Moon Cell Automation, een spiriton-computer op de maan, de wens van zijn eigenaar kan vervullen. De Holy Grail War is een conflict tussen Servants (legendarische helden) en hun Masters om de controle over de Moon Cell Automation en de Holy Grail.
In dit verhaal wint Nero Claudius met haar meester de strijd. Ze verkrijgen de Holy Grail, een mechanisme dat wensen vervult, en de Regalia, een ring die hun heerschappij bevestigt. Hiermee beginnen ze een nieuw tijdperk op de maan. Maar een onverwachte vijand duikt op met een verboden Regalia, wat de balans dreigt te verstoren.