Fate/Grand Order Arcade
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アプリ版から登場させるサーヴァントの選定は、TYPE-MOON、ラセングル、セガの三者間で相談しながら行われる。
着手から実装までは1年ほどかかることが多い一方、TYPE-MOONまたはラセングルからの要望を受けて差し込み調整をした例があるほか、水着のサーヴァントは夏に実装することが決まっているため、短期間での制作となる。
通常のサーヴァントの場合、ラセングルから提供された「セイントグラフ」（イラスト）、三面図、詳細な設定をもとに、セガのキャラクター制作班が強化段階にあわせた3種類の3Dモデルを作成する。
3Dモデルはセイントグラフを基準とし、それ以外は補足資料として使われている。また、セガが判断に困る部分はいったん設定を解釈したうえで3DCGを作成し、監修者に判断を仰ぐ場合もある。
セガのキャラクター制作班リーダーを務める橿本浩一は、様々なイラストレーターの作風をテクスチャで表現する必要があるため、塗り方がわからない場合は苦労すると、フライトユニット代表の安堂ひろゆきとのリモートインタビューの中で明かしている。
橿本は自身の担当分のうち苦労した例として、アタランテ（アーチャー）を挙げており、輪くすさがによる水彩画のようなタッチを再現するために試行錯誤を重ねたことを明らかにしている。その後、この経験は、同じイラストレーターによるシータのモデリングにも生かされた。
一方、諸葛孔明〔エルメロイII世〕のように、モデリングの都合でセイントグラフからデザインが変更された例もある。
サーヴァントのモデリングは1騎を1人で担当しており、ボーン（3FCGの骨）入れも同様である。ボーンはサーヴァントの個体差を反映するため、すべて異なる物が使われている。
作成するサーヴァントが決まった段階で、アプリ版でのふるまいや戦闘方法を検証し、本作でのモーションや宝具の演出検討に移る。モーションや宝具の演出の採用に当たっては、最大6人のチームバトルとして成立するかに基準が置かれている一方、基準を満たさないモーションであっても、それがサーヴァントにとって必須要素であるならば、他の形で実現させると、セガのモーションディレクター・西口智之は安堂とのリモートインタビューの中で話している。
技のアイデアができたら、絵コンテを用意し、TYPE-MOONとラセングルの監修の元、モーションキャプチャーを行い、モーションとして仕上げる。
モーションキャプチャ用のボーンは最初に作成したアルトリア・ペンドラゴン（セイバー）のものが使われており、キャプチャしたデータを各サーヴァントのボーンに移した後にリターゲットし、そこから微調整が行われる。
セガのモーションディレクター・西口智之は、当初は各サーヴァントのボーンによるキャプチャも検討したが、調整が大変だったため、共通モデルによるキャプチャに変更したと安堂によるリモートインタビューの中で明かしている。また、大柄なサーヴァント用のモデルも検討され、ヘラクレスで検証した結果、身長も骨格も違いすぎて、モーションキャプチャのフローに組み込めなかった。また、ヘラクレスはアルトリアの背丈ほどの大きさの武器を扱うため、ヘラクレスまで共通モデルにしても意味がないということで見送られた。
モーションキャプチャはセガの自社スタジオで行っており、指のモーションも収録し、細かく調整している。サーヴァント1騎あたりのモーションの数は平均で55 - 70個であり、最小52個、多くて100個を超えると西口はリモートインタビューの中で説明している。
当初は、宝具の演出のみを外部委託することも考えられたが、品質のすり合わせが難しかったため、セガ社内で賄われることとなった。
ただし、プレイヤーがサーヴァントと触れ合えるマイルームのモーションは膨大な数になり、さすがにセガだけでは用意できないことから、外部の会社にも協力を要請した。
ここまで多くなってしまった理由のひとつは、基本の3パターンに加え、サーヴァントとの絆が深まることでモーションが6パターン追加されるというシステムにある。
髙部は共通モーションを流用すればコストが抑えられるとしつつも、プレイヤーがサーヴァントの動きに違和感を覚えたり、他のサーヴァントとのポーズの重複が気になってしまうと、サーヴァントへの愛情が冷めてしまうことをもう一つの理由として挙げている。開発初期はサーヴァントごとにモーション担当者を割り当てていたが、サーヴァントによってモーションキャプチャの難易度が大幅に異なるため、1か月ほどで分業制に変更された。
宝具演出の制作は3 - 4か月ほどかけて行われる。
まずは、資料を集めながら、チーム内の各班と話し合って絵コンテを作り、TYPE-MOONとラセングルの監修を受け、通ったらアニマティクスを作り、それから実制作に移る。
アニマティクス以降も、セガ側がTYPE-MOONとラセングルの監修を依頼するケースもある。
たとえば、アルトリア・ペンドラゴン（ランサー）の宝具演出の場合、絵コンテの時点で構図の変更依頼を受けているが、そのまま再現するのは難しいので、依頼にすり合わせたアニマティクスを再提出した。
初回のアニマティクスでは、アルトリア（ランサー）を乗せた馬が飛び上がる場面で馬の脚が動いていたが、先方から動かさないでほしいという指示が寄せられ、脚を動かさずに飛翔しているように見せた。
また、強化段階で衣装や演出が変わるサーヴァントについては、当初力技で対応していたが、システムを改良し、強化段階に合わせてパーツを入れ替えられるようになった。
西口は、イリヤスフィール・フォン・アインツベルンの宝具演出を例に挙げ、宝具発動時に学校の制服姿から魔法少女に変身する必要があったので、システムが役に立ったと安堂とのリモートインタビューの中で振り返っている。
本作には尻尾などの揺れるパーツを持つサーヴァントも多いため、基本的にはキャラクター設定班が物理シミュレーションでコントロールしているが、それだけでは足りないので、キーフレームで調整できるシステムも用意されている。
また、衣装によってはアニメーションが破綻しやすいものもあるため、こちらもキャラクター設定班が調整している。
具体的にはモーションをひとつずつ検証して、破綻している個所には特殊なパラメータを入れている。
その一方、レオニダス一世の宝具演出のように他媒体に反映された例もある。
「本作に登場するサーヴァントはキャラクターである」という考えから、表情はモーションキャプチャーではなく、手付けで行われた。
その理由について、セガのプランナー／アニメーション総合演出・髙部元志は、「[前略]いろんなサーヴァントがいて、それぞれのイラストレーターさんの持ち味を反映した「表情のクセ」みたいなものがあるのですが、アクターさんの表情をキャプチャすると、そのアクターさんの表情になっちゃうような気がするんです。[後略]」と安堂とのリモートインタビューの中で説明している。
表情の作成に当たっては、イラストレーターが用意した資料をもとに、キャラクター制作班が表情用のパーツを用意し、ブレンドシェイプで動かしており、効率化のために『初音ミク Project DIVA Arcade』で用いた内製ツールが使われている。表情は5つのトラックで制御されており、一番下のトラックにテキストを入れると、口のパーツがその発音に合わせて自動的に変形する。
なお、このツールには音声の波形のみで自動的に口の動きを作ることもできるが、精度が低いため、それぞれの演者の発音を解析した設定を作る必要があるため、テキスト入力が取り入れられている。
本作を初出とするサーヴァント（あるいは既存サーヴァントの別側面）の一部は、デザイナーからのコメントが週刊ファミ通2022年8月18・25日合併号に寄せられている。このうちラーヴァ/ティアマトのデザインを手掛けた山中虎鉄は、週刊ファミ通2022年8月18・25日合併号に寄せたコメントの中で、きれいな海水あるいは母神の涙の一滴をイメージしたと述べている。山中は各段階のイメージとして「小さなバレリーナと虹色のうろこを持った小さなトカゲ」（第一段階）、「少し人の文化に慣れ、遊びを覚えることに夢中になっている、背伸びした少女」（第二段階）、「年少のころの自分を反面教師とし、淑女になろうと頑張っているお姉さん」（第三段階）と挙げている。また、小さな人魚や卵を被ったドラゴンの幼生という案も存在していた。ネモ/ノアのデザインを担当したおよは、「大人になった『FGO』のネモ」という発注に対して、どこまで成長させるべきか悩んだと話しており、アーケード版で採用された案よりもさらに年長の「青年のネモ」という案もあったという。第三段階のデザインはノアの姿が色濃く反映されており、とにかくキラキラ度の高い、美少女と見間違えるような創世美少年ということで、髪色や表情にも変化を付けたとおよは述べている。また、衣装は西洋海外の天使のシルエットをモチーフとしているほか、得物は舟をこぐオールをもとに、ギルガメッシュの宝具「乖離剣エア」を小さくしたデザインとなっている。
物語の黒幕であるビーストVI/S（ソドム）がアルターエゴとして転生した姿であるソドムズビースト/ドラコーのデザインを手掛けたワダアルコは、「とってもいけない子」というキーワードから『Fate/EXTRA-CCC』におけるネロ・クラウディウスの衣装の一つ「あかいいなずま」のデザインを取り入れたと述べている。
ワダは、四肢や尻尾などいかついパーツが多い反面ボディをシンプルにしたかったので、基本的には設定に沿う形て素直に描いたと振り返っている。ワダは幼体という設定を反映して、邪悪さとかわいらしさを両立したかったとも話しており、プレイアブルユニットとして登場する際のソドムズビースト/ドラコーの尻尾にはかわいらしさをひょうげんするためにリボンが追加された。また、ワダは山中がデザインしたビーストVI/S（ソドム） について、妖美な蛾のようなイメージだったといい、自分でも気づいていなかった部分を汲んでくれたことに感激したと振り返っている。イベントシナリオ「サンタフランのクリスマスプレゼント！」に登場したフランケンシュタイン〔クリスマス〕のデザインを手掛けた岡崎武士は、アーケードゲームということで、プレイヤーが常に目にする後姿がかわいくなるようにデザインしたと述べている。また、お気に入りポイントとして耳と角の部品をベルをモチーフにしたことを挙げており、ひらめいたときは勝ったと思ったが、時間が経つにつれて怖くなり、武内の監修が通ったときは再び勝った気持ちになったと振り返っている。