Grisaia: Phantom Trigger se lleva a cabo después de la trilogía de Grisaia, y presenta un grupo completamente nuevo de heroínas, así como un nuevo protagonista. La historia sigue a una clase de estudiantes de la Academia Mihama, que ha sido convertida por la organización antiterrorista CIRS en una «escuela de capacitación especializada» para una nueva generación de operativos.

La historia se centra en Akuto Sai, que fue dejado recién nacido en los escalones de una iglesia por una bruja y bautizado como "Akuto". Akuto Sai aspira en ser parte del orden más alto de magos en su país y contribuir a la sociedad como uno de sus clérigos. Un día es admitido en la Academia de Magia Constan, donde su prueba de aptitud predice lo siguiente: "Futura Ocupación.Rey demonio". Así comienza su vida escolar en la que es odiado por la presidenta de su clase, perseguido por una chica con misteriosos poderes y custodiado por una hermosa androide.

Cada 10 años se lleva acabo un ritual, una guerra entre 7 magos escogidos por una fuerza omnipotente, cuyo objetivo es invocar el "Santo Grial" y que este le conceda al vencedor un unico deseo que sera realizado sin importar lo que se pida. Para luchar los magos seran provistos de un Sirviente (Servant) que es un Espiritu Heroico (Espiritus que en vida fueron grandes Heroes) invocado unicamentre gracias al poder del Santo Grial. Shiro Emiya fue salvado de un inmenso incendio 10 años atras por un mago llamado Kiritsugi Emiya, posee muy poco talento para la magia pero se ve involucrado en la nueva guerra y su servant es invocado de manera poco convencional, confundido, decide participar de la lucha con la determiancion de detener esta locura como de lugar, su servant es abrumadora, elegante y muy noble, se enamora inevitablemente, durante las luchas el determinara el destino de esta especial mujer.