2022年，人类实现了现实世界和假想空间的融合，电子制造商开发了名为《刀剑神域（Sword Art Online）》的在线电子游戏。SAO甫一面世便大受好评，限量一万份的名额在发售当天的短时间内便被抢购一空。通过联网，玩家可以身临其境进入充满想象力和异域风情的游戏世界——浮游城市艾恩葛朗特。玩家在这里可以生活、练武、升级、经商、探险，与真实世界别无二致，却拥有无上的乐趣。曾是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。
普通的应届大学毕业生夏铃在求职之际，收到了一条奇怪的面试通知，因此误入罗刹街并遭到了危险，幸而被镇魂将曹焱兵搭救。然而接触中，曹焱兵却发现夏铃并非看起来那样普通，因为她的身体里也存在着灵力，并且寄宿着一位神秘的守护灵。与此同时，夏铃开始遭到不明身份刺客的追杀，曹焱兵亦被卷入其中，二人的命运从此开始了交集，而在这一切的背后，似乎还隐藏着某些更加危险的秘密……
故事发生在秀知院学园之中，只有在智商上非常顶尖的少年少女们才能够获得进入这所学园学习的资格，而在学园的学生会中，更是汇聚了就算在这间学园里也能算得上是数一数二的精英们。白银御行（古川慎 配音）是学生会的会长，虽然出生在贫穷的家庭之中，但他凭借着自己的极端努力在学生中脱颖而出。
