在异世界哈尔凯尼亚被当作“使魔”被召唤出来的高中生平贺才人卷入了一场满载这四种元素的幻想罗曼史大冒险中。将才人召唤至异世界的是长相可爱却没有丝毫魔法才能的主人样·露依斯。 面对突然出现的迷之美少女，满心疑惑的才人在听她讲完契约内容之后，遭遇了突如其来的强吻。之后，他的手背上浮现出了不可思议的文字，才人就这样莫名其妙的成为了露依斯的使魔……

アーハンブラ城から無事にタバサを救出して魔法学院に戻ってきたルイズと才人たち。あいかわらず才人はルイズに虐げられながらも健気に使い魔としてルイズのお守りをしている。急遽、アンリエッタ女王の密命で学院からロマリアへ赴くルイズと才人。ティファニアもルイズたちと一緒に行くことに…。ルイズとティファニアは、ロマリア教皇の就任三周年式典で「巫女」として共に祈りをささげて欲しいと依頼される。憧れの教皇聖下に謁見し感激するルイズ。一方、自分が虚無の担い手と知ったティファニアは、「才人が自分の使い魔であればいいのに」と急に意識し出すことにより何やら波乱の予感が…。そんな中、ルイズたちに狡猾で邪悪な影が忍び寄るのだった!!

Saito Hiraga y Louise Françoise Le Blanc de La Vallière pasan a la ofensiva después de los eventos de Zero no Tsukaima: Princesas no Rondo. Juntos, se enfrentan contra el Rey José en la Ciudad Santa de Romalia con la ayuda de otros dos que controlan el poder del "vacío". Pero en medio de los muchos conflictos que se avecinan, un mal antiguo comienza a moverse en las sombras.

¿Se desarrollarán sus vínculos más cercanos en algo más o se romperán a causa de la dificultad cada vez mayor de las tareas que deben emprender? Zero no Tsukaima F sigue la historia de Louise y Saito mientras enfrentan sus desafíos finales juntos.