После смерти приемного отца юный Сиро Эмия жил-поживал в одиночестве в огромном поместье. Вырос 16-летний парень добрым, работящим и хозяйственным, потому был окружен заботой и вниманием сразу двух девушек – младшей школьной подруги Сакуры Мато и учительницы Тайги Фудзимуры, формально – опекуна, на деле – скорее старшей сестры. Все рухнуло, когда Сиро узнал, что родной город Фуюки – арена магической битвы за Святой Грааль, которая повторяется раз в несколько поколений. Вот только мир ускоряется, в итоге с последней войны прошло всего 10 лет – и уже пришла пора новой.

Десятиклассник Кайто Даймон – типичный хулиганистый гений, в жизни его интересуют не академические успехи, а лишь решение загадок и головоломок. Кайто вовсе бы не ходил в школу, да мешает подруга детства Ноноха Ито – спортивная и энергичная девчонка, взвалившая на себя всю тяжесть забот о «непутевом». Впрочем, академия «Квадратный корень» сама по себе странная – в ней полно любителей паззлов, а Содзи Дзикукава, президент школьного Совета и клуба головоломок, сумел озадачить самого Даймона. Взяв парня «на слабо», коварный Содзи отправил его в смертельный лабиринт, пройдя который с помощью Нонохи, Кайто получил «контракт Орфея» - устройство, позволяющее на полную мощь использовать возможности мозга под названием «фи брэйн».