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。
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。 同样优秀的，还有副会长四宫辉夜（古贺葵 配音），虽然各方面都属拔尖，但她的性格却给人一种冷淡的感觉。实际上，白银和四宫在情感上相互吸引着，只是他们谁都不愿意首先迈出第一步，而是想方设法逼迫对方行动，一转眼半年过去了，两人的关系可谓是毫无进展，这可怎么办呢？
世界首个VRMMORPG游戏《Sword Art Online》成为了“死亡游戏”。距1万名用户被困在游戏中一事发生，已有一个多月。攻略了钢铁浮游城“艾恩葛朗特”第一层后，亚丝娜继续与桐人搭档，以最顶层为目标继续着旅程。然而，带领玩家攻略游戏的两大精英公会“ALS”（艾恩葛朗特解放队）和“DKB”（龙骑士团）之间爆发了冲突，这背后，有一名神秘人物在暗中行动。在命悬一线的危险战斗中，继“攻略”压力后的另一重“威胁”将桐人和亚丝娜卷入其中。 影片根据川原砾同名人气小说改编。
