人気小説を原作した第2期シリーズ。幼なじみの少女、水無神操緒が幽霊としてとり憑いている高校生の夏目智春。朱浬に智春の兄からと手渡された銀色のトランクを開いたことで、機巧魔神(アスラ・マキーナ)である黒鐵の演操者(ハンドラー)となった智春。黒鐵を操り戦う智春や科學部の仲間たちの新たな戦いが始まる…。
日本のある都市。海鳴市で暮らす平凡な小学三年生、高町なのは。ある日、なのはは、異世界から訪れた少年ユーノと出逢う。ユーノの目的は、海鳴市に散らばった異世界の遺産。「ジュエルシード」の回収。暴走したジュエルシードからユーノを助けようとしたなのはは、自身に「魔法」の才能がある事を知る。危険なジュエルシードを回収するため、なのははユーノと協力し、ユーノから託された知性を持った魔導端末「魔導師の杖」レイジングハートとともにジュエルシードの捜索を開始する。だが、同じくジュエルシードを捜索している少女がいた。少女の名はフェイト・テスタロッサ。「母の願いを叶えるため」戦い、奪う事に心を痛めながらジュエルシード収集を行うフェイト。その悲しみを感じ取るなのは。戦いの中、二人は互いに力と心をぶつけ合い、なのはは自身の想いを伝えようとする。娘であるフェイトに対して、冷酷とも思える態度を取るフェイトの母・プレシア・テスタロッサ。届かぬ母への想いを胸に、幼い頃、誰よりも優しかった母の笑顔を取り戻すために戦うフェイト。自身を救い、育ててくれたフェイトを守りたいと願うフェイトの使い魔アルフ。フェイトを救いたいと願うなのは。そんななのはを支えるユーノ。だが、物語は、意外な展開を見せてゆく――。