《幻想嘉年华第二季》以OVA形式分为三卷推出，每卷收录4话，共计12话。第一卷《1st Season》于2011年8月14日发售，第二卷《2nd Season》于2011年10月28日发售，第三卷《3rd Season》则于2011年12月31日发售。此外，《EX Season》作为OAD收录于2011年11月26日发售的《TAKEMOON 武梨绘里TYPE-MOON作品集 特别版》中，《Special Season》则收录在2013年1月16日发售的TYPE-MOON十周年纪念活动BD BOX《TYPE-MOON Fes. -10TH ANNIVERSARY EVENT-》内。
故事开始于一家由猫经营的酒吧。一群猫在交谈中透露出些许迹象：一场可能冲破时空界限、规模空前的狂乱盛宴即将降临。与此同时，冬木市再次举办令魔术师们疯狂的“圣杯争霸战”。卫宫士郎、Saber、远坂凛、Archer、葛木宗一郎、Rider等人分别组成不同队伍，并怀着势在必得的决心争夺圣杯。
然而，这场争夺战的规则却出人意料——胜负必须通过网球、花牌、抽卡片、黑胡子等民间游戏来决定。就在参赛者们因接连不断的游戏而精疲力竭之际，圣杯终于出现在众人面前。对圣杯深恶痛绝的卫宫士郎当即决定用投影出的武器将其摧毁，没想到被劈开的圣杯中竟钻出了原本不属于这个时空的猫姬。随着猫姬现身，一场牵连不同次元魔术师的混乱厮杀，也就此正式拉开序幕。
