『Fate/stay night』生誕10周年を記念して2014年秋より始動した、TYPE-MOON、アニプレックス、ufotableの3社合同による新プロジェクト。同年7月27日、品川インターシティホールにて開催された『Fate Project最新情報発表会』にて発表された。スマートフォンアプリ、テレビアニメ、劇場版アニメのメディアミックス展開で、『Fate/stay night』の3つのルートをすべて網羅する企画となる。10周年を記念しロゴがリニューアルされた。「Fate」ルートはスマートフォン（iOS&Android向け）のネイティブアプリ『Fate/stay night [Realta Nua]』として2015年4月19日から（配信が続く限りは）永久無料配信を開始。「Unlimited Blade Works」ルートはTVアニメ『Fate/stay night [Unlimited Blade Works]』として2014年から2015年にかけて分割2クールで放送。「Heaven's Feel」ルートは劇場アニメ『劇場版 Fate/stay night [Heaven's Feel]』として全3部作を2017年より劇場上映している。スマートフォンアプリについては『Fate/stay night#スマートフォンアプリ』を参照。
Fateシリーズで初めてキャラクターに声が付いた作品であり、初公開されたのは前述の通り、本作のプロモーション映像である『Fate/stay night curtain raiser』となる。奈須はキャスティング決定の会議にも参加しており、「すごくわがままを言わせていただきました」と語っている。中でもセイバー役の川澄は武内たっての希望であった。なお、音響監督の辻谷耕史が武内に打診してきたのも川澄であったとされ、武内は感性が似ていると感じたという。セイバーのキャスティングがハマっていた為、凛役の植田はあえて凛には合わないだろうという理由から選ばれている。本作のキャスティングは後のシリーズでも大半が続投しており、後継シリーズに大きな影響を与えた。奈須が毎回アフレコ現場を訪れて声優への演技指導を行っている。川井憲次による劇伴曲は、サーヴァントの出自を意識したものとなっており、辻谷の指示のもとでケルト風の曲を取り入れた。これは、アーサー王伝説がケルト神話に基づくものであることが理由となっている。さらに、古代ギリシャとエジプト風味の曲を作り、エスニックな雰囲気を強調した。こちらは神話に関わる登場人物の存在から、神を崇める民族的なイメージによるもの。ラストシーンで流れているイタリア語の楽曲は鎮魂歌であり「私にはあなたしかいないのに、目の前から消えていく…」という、アニメの内容に合わせて作詞された楽曲となっている。川井は『Fate/stay night キャラクターイメージソング』の作曲も手掛けている。
本作ではキャラクター原案である武内崇がキャラクターデザイン監修も行った。これは、キャラクターデザイン担当であった石原恵が出来得る限り原作に似せたいという理由から武内に協力を依頼したためである。また、第1期オープニングの絵コンテは武内が担当している。また、ゲームに登場しない一部アイテムと特別衣装のほか、新規キャラクターのデザインも武内が担当した。没案件として本作のオリジナルストーリー用にデザインが描き起こされた盾のサーヴァントが存在した。後に、そのキャラクターが『Fate/Grand Order』にシールダーとして参戦することが発表され、話題を集めた。中盤で登場するアニメオリジナルの桜の衣装（ボンデージ）については視聴者、特に原作ファンから多数の反響があった。後に武内はこれが奈須の提案によるものであった事をインタビューで明かしており、奈須は、「空気が読めない桜らしい格好」という指示で武内にデザインを依頼し、それをアニメスタッフに提示したとされる。武内は桜の衣装に対し好意的なコメントを残している。一方、提案者である奈須は空気が読めないのは僕だったと反省するコメントを残した。最終回の制作スタッフはカット一枚一枚を版権イラストとして提供できるクオリティにするため、スタジオディーンの作画監督クラス、キャラクターデザイナークラスが原画を担当するという異例な配役で制作された。ロケーションモデルになっているのは兵庫県神戸市である。
奈須曰く本作の主題は「ボーイ・ミーツ・ガール」。監督の山口祐司、 佐藤卓哉、奈須の3人が満場一致でFateルートを描くことに決定した。奈須はストーリーを24話で割る案を提示し、毎週行われる脚本会議にご意見番として参加したほか、各回の初稿プロットを担当した。また、アニメスタッフの要望に答え、多数の資料を作成して提供した。その結果、モードレッドのように本作に出演させるために正式に設定が書き起こされたキャラクターもいる。アニメオリジナルエピソードは奈須が初稿プロットの段階で、原作通りのものとアニメオリジナルエピソードの二種類を制作してアニメスタッフに提示している。例えば、18話と19話では原作に忠実なA案とオリジナル展開のB案を提示し、実際のアニメの放送ではB案が採用されているほか、原作では描かれていないランサーの最期も奈須が書き起こしたプロットによるものである。
天文9年（1540年）、 木曾義康の嫡子として誕生した。当初は小笠原氏や村上氏らと共に甲斐の武田信玄の信濃侵攻に対抗したが、弘治元年（1555年）に更なる侵攻を受けて武田家に降伏した。木曾氏が隣接する美濃・飛騨との国境地帯を押さえていたため、信玄は、義昌に三女の真理姫を娶らせ、武田家の親族衆として木曽谷を安堵した。なお､この真理姫の輿入れについては､同時代の確実な史料で確認することはできない。しかし実際には主だった家臣や親族を甲府に人質として置き、木曽の治世はすべて武田家の監視の元で行われたのであって、甲斐国の属国化を余儀なくされた。これにより木曾谷は、武田家の美濃や飛騨への侵攻における最前線基地となった。永禄3年（1560年）､御嶽山に登拝して崇敬したことが知られている。信玄の死後、高天神城の戦いに敗北して凋落を見せはじめた武田家の行く末に不安を抱くと共に、義兄の武田勝頼による新府城造営の賦役増大と重税に不満を募らせた義昌は、天正9年（1581年）8月26日に織田信忠から武田攻めの準備に関する書を送られている。天正10年（1582年）1月、織田氏の調略に応じて実弟上松義豊を人質に出し、武田勝頼から離反した。これを契機に信長の甲州征伐のきっかけを作ることになった。勝頼は武田信豊を将とする討伐軍を木曽谷に向けて派遣するが、義昌は地の利を得た戦術と織田信忠の援軍を得て鳥居峠でこれを撃退する。しかし、武田軍が新府城を出発する前の2月2日、人質として送られていた70歳の母、側室、13歳の嫡男・千太郎、17歳の長女・岩姫が新府城で処刑された。