2022年，刀剑神域人类实现了现实世界和假想空间的刀剑神域融合，电子制造商开发了名为《刀剑神域（Sword Art Online）》的刀剑神域在线电子游戏。SAO甫一面世便大受好评，刀剑神域限量一万份的刀剑神域名额在发售当天的短时间内便被抢购一空。通过联网，刀剑神域玩家可以身临其境进入充满想象力和异域风情的刀剑神域游戏世界——浮游城市艾恩葛朗特。玩家在这里可以生活、刀剑神域练武、刀剑神域升级、刀剑神域经商、刀剑神域探险，刀剑神域与真实世界别无二致，刀剑神域却拥有无上的刀剑神域乐趣。曾是刀剑神域少数封测玩家的桐人（松冈祯丞 配音）也是这一万名幸运者中的一员。最初的兴奋过后，玩家们却发现根本无法顺利登出游戏，更为恐怖的是，一旦玩家的HP归零，现实世界中他们的肉体也将死亡。他们被SAO的开发者茅场晶彦（山寺宏一 配音）困在游戏中，顺利逃脱的方法似乎只有一个，那就是完成困难重重的攻略任务…… 本片根据川原砾的轻小说改编。