อาสึนะ ยูกิผู้มีพรสวรรค์ทั้งในด้านสังคมและด้านวิชาการ กำลังเตรียมตัวสอบเข้าโรงเรียนมัธยมปลาย มิซูมิ "มิโตะ" โทซาวะ เพื่อนร่วมชั้นและเพื่อนของอาสึนะ แนะนำให้เธอพักจากโรงเรียนสักพักแล้วมาร่วมกับเธอในเกม Sword Art Online (SAO) ซึ่งเป็นเกมออนไลน์ที่มีผู้เล่นหลายคนที่อาสึนะรอคอยอย่างใจจดใจจ่อ หลังจากตอบรับคำเชิญแล้ว ทั้งสองก็มาพบกันในเกมหลังจากนั้นไม่นาน

ตามที่โชคชะตากำหนด ทั้ง Asuna และ Mito พร้อมด้วยผู้เล่นคนอื่นๆ ที่เข้าสู่ระบบ SAO พบว่าตัวเองติดอยู่ในเกมอย่างถาวร ทางออกเดียวคือต้องเคลียร์แต่ละเกมจาก 100 ชั้นให้สำเร็จ อย่างไรก็ตาม สถานการณ์เลวร้ายยิ่งขึ้นไปอีกจากการที่การตายในเกมยังหมายถึงการตายในชีวิตจริงด้วย เปลี่ยนความเป็นจริงเสมือนของ SAO ให้กลายเป็นกับดักร้ายแรง เพื่อความอยู่รอด Asuna, Kazuto "Kirito" Kirigaya และเกมเมอร์คนอื่นๆ จะต้องเรียนรู้ที่จะปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมใหม่ และเอาชนะการแข่งขันอันโหดเหี้ยมเพื่อที่จะก้าวขึ้นไปสู่จุดสูงสุด