การเล่าเรื่องมีศูนย์กลางอยู่ที่โปรแกรมเมอร์ผู้ชาญฉลาดชื่อ Kirigaya Kazuto ซึ่งหมกมุ่นอยู่กับเกมเสมือนจริง Sword Art Online (หรือที่รู้จักกันในชื่อ SAO) เพียงเพื่อพบว่าเขาไม่สามารถออกจากระบบได้ เช่นเดียวกับเกมเมอร์คนอื่นๆ Kazuto เริ่มติดเกมนี้เนื่องจากความตั้งใจที่แท้จริงของเกมยังคงปกคลุมไปด้วยความลึกลับ วิธีเดียวในการหลบหนีคือการจบเกมให้สำเร็จ เนื่องจากความล้มเหลวส่งผลให้เสียชีวิตจริง คาซึโตะจึงต้องมีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ของเกมจึงจะออกจากโลกเสมือนจริงหรือต้องเผชิญกับผลที่ตามมาในที่สุด เข้าร่วม Kazuto ในภารกิจของเขาผ่าน Sword Art Online และค้นพบว่าเขาสามารถเคลียร์เกมและหลบหนีจากเงื้อมมือของมันได้หรือไม่