Saito Hiraga et Louise Françoise Le Blanc de La Vallière passent à l'offensive après les événements de Zero no Tsukaima: Princesses no Rondo. Ensemble, ils affrontent le roi Joseph dans la Ville Sainte de Romalia avec l'aide de deux autres personnes qui contrôlent le pouvoir du "vide."Mais au milieu des nombreux conflits qui les attendent, un mal ancien commence à s'agiter dans l'ombre. Leurs liens étroits se transformeront-ils en quelque chose de plus ou seront-ils brisés par la difficulté toujours croissante des tâches qu'ils doivent entreprendre? Zero no Tsukaima F suit l'histoire de Louise et Saito alors qu'ils font face à leurs derniers défis ensemble.