Phim Fate/stay night: Heaven’s Feel II. Lost Butterfly xoay quanh Cuộc chiến Chén Thánh Thứ Năm tiếp tục, và sự hỗn loạn lan rộng dẫn đến mức độ rủi ro cao hơn cho tất cả những người tham gia. Shirou Emiya tiếp tục tham gia vào cuộc chiến, khao khát trở thành một anh hùng công lý, người cứu rỗi tất cả mọi người. Anh bắt đầu cuộc hành trình tìm kiếm sự thật đằng sau một bóng tối bí ẩn và chuỗi sự giết người, quyết tâm đánh bại nó.
Trong khi đó, Shinji Matou đưa ra kế hoạch riêng của mình, đe dọa Shirou thông qua em gái Sakura Matou. Shirou và Rin Tohsaka bắt đầu cuộc chiến với Shinji, hy vọng giải thoát Sakura khỏi sự lạm dụng của anh trai. Tuy nhiên, sự thật xấu xa về các anh em Matou dần dần nổi lên, và nhiều bí mật tăm tối được tiết lộ.
Cuộc chiến trở nên khốc liệt hơn, với Shirou phải đối mặt không chỉ với các đối thủ trong Cuộc chiến Chén Thánh mà còn với những âm mưu đen tối của Shinji và những bí mật u tối đang nổi lên từ quá khứ. Liệu anh có thể vươn lên trên mọi thách thức, giải cứu Sakura và bảo vệ công lý, hay cuộc chiến này sẽ chìm vào bóng tối đen tối khôn lường?