このゲーム発売以前にも、音声入力タイプのゲームは発売されていた。『シーマン』や『ピカチュウげんきでちゅう』等があった。直接コントローラーを操作するゲームとは異なり、ゲームソフト側で音声認識処理という段階を挟んで操作するため、ソフトがプレイヤーの音声を的確に認識しない限りゲームは進行できない。そのため、リアルタイムでの速やかな入力が必要とされるアクションゲームで音声入力システムを採用するのは難しいとされていた。プレイヤーの発音や発声によっては、なかなか認識されないこともあり、ゲーム開始前のチュートリアル内で練習をすることによって、このゲーム向きの発声を確認させるシステムがあった。同梱のヘッドセットマイクのほかにシーマイクコントローラーでの動作も可とされている。マイク感度はマイク機種によって違い、基本的には同梱版のマイクが良いとされている。
西暦2029年12月24日。JSL（日本宇宙航空）が完成させた宇宙ステーション内にあるホテルのオープンセレモニーの最中に、突然エイリアンらしき生命体の襲撃が始まった。恋人さやかと共にセレモニーに出席していた主人公は、突然の惨劇の中ただ逃げ惑うことしかできず、ふと気が付いた時はさやかともはぐれ、なぜかステーション内のモニタールームの中に倒れていた。モニタールームは外からロックされていたため、外に出ることはできない。途方にくれた主人公がふと目の前に設置されたモニターを見ると、そこには拘置室に閉じ込められた一人の女性が映し出されていた。女性の名はリオ。拘置室の扉は主人公の居るモニタールームから遠隔操作で開けることができた。主人公のおかげで拘置室より出たリオは、以後主人公と協力関係を結ぶ。モニタールームから出られない主人公の代わりにリオが手足となり、ステーション内の調査をする。主人公は目となりモニターで情報を収集し、リオに指示を送る。こうして二人によるステーション内の調査が始まった。
本来「Fateオンラインプロジェクト」としてオンラインゲームとなる予定であった作品『Fate/Apocrypha』のリベンジ及びリブートとして製作されたFateシリーズのスマートフォン専用RPG。2014年7月27日に品川インターシティホールで開催された「Fate Project 最新情報発表会」にて初めて製作が発表された。『Fate/Apocrypha』のオンラインプロジェクトはPCでプレイするPvPのオンラインゲーム企画として、セガの『三国志大戦』のように多くの作家にサーヴァントを描いてもらう予定であった。その後、一部デザインは実際に公開されたが、最終的に企画はお蔵入りとなる。しかし、とあるきっかけでFateのオンラインゲームを作ろうという話となり、さらに、奈須が脚本監修として参加していたTVアニメ『Fate/stay night [Unlimited Blade Works]』の放送に合わせて新しいソーシャルゲームをFateで挑戦させてほしいとアニプレックス代表兼プロデューサーの岩上敦宏から提案されたことがきっかけとなり、当時の設定を使いながらも2015年に合ったオンラインゲームを作ろうと企画が再始動した。その為、「Fate Online Project REBOOT」という標語が掲げられている。2004年の発売以降数多くのメディアミックスやスピンアウト展開を広げてきたゲーム作品『Fate/stay night』をはじめ、『Fate/Zero』・『Fate/EXTRA』・『Fate/Apocrypha』・『Fate/Prototype』といったFateシリーズから多数のキャラクターが登場するほか、本作オリジナルのキャラクターも多数登場する。プレイヤーは複数の英霊を「サーヴァント」として使役する「マスター」となり、人類史を守るため7つの「聖杯探索」（グランドオーダー）に身を投じる。開発・運営のディライトワークスは本作が初の本格的事業となる。また、本作はセガの『チェインクロニクル』を参考に制作されている。製作にはこれまでのFateシリーズを手掛けてきたシナリオライター・奈須きのことイラストレーター・武内崇を基幹に、これまでTYPE-MOON作品に携わってきた作家や、アンソロジー作家、企業などが多数参画している。2014年12月28日より事前登録を開始。シナリオ展開・サービス運営は2015年7月31日より開始した。Android版、iOS版が同時にサービス開始予定だったが、Appleの審査が通過できず、配信予定日にはAndroid版のみが配信された。同年8月4日、「Google Play ランキング」4位となるが、同時に長時間に渡るメンテナンスによりプレイが行えない状況となる。その後、同日18時15分にメンテナンス終了までアプリを「Google Play Store」から一時的に削除（非公開）していたことが公式twitterで事後発表された。最終的に同年8月6日の11時に配信を再開、断続的なスタートとなった。同年8月12日、iOS版の配信を開始。当初の企画では、本作とTVアニメ『Fate/stay night [Unlimited Blade Works]』、ゲーム『リメイク版月姫』の3作品がシンクロするようにシナリオが執筆されており、『UBW』第2シーズンと『Fate/Grand Order』第1部のクライマックス、『リメイク版月姫』でのとある言及が同時に進行する予定であった。が、『FGO』と『リメイク版月姫』の配信及び販売が当初の予定より延期したため実現することはなかった。しかし、『UBW』第2シーズンでのセリフや『FGO』第1部のシナリオにその名残が残っているほか、『UBW』第1シーズンBDBOXの特典小説『Garden of Avalon』にも『FGO』第1部の伏線が名残として残っている。2016年12月にメインシナリオ終章が配信され、ストーリー第1部が完結した。2017年2月から11月にかけては、1部と2部をつなぐストーリー第1.5部「Epic of Remnant」が展開され、2017年12月26日から31日にかけて第2部プロローグ「序/2017年12月26日」、「序/2017年12月31日」が配信、2018年4月4日より第2部のメインシナリオとなる「Cosmos in the Lostbelt」の配信が開始された。同時に第1部に副題「Observer on Timeless Temple」が明記される。