เรื่องราวของโปรแกรมเมอร์อัจฉริยะ คิริงายะ คาสึโตะ เขาได้เข้าร่วมเล่นเกมเสมือนจริงที่มีชื่อว่า Sword Art Online หรือ SAO ซึ่งเมื่อเขาเล่นเกมส์ ต้องพบว่าตนเองไม่สามารถล็อกเอาท์ออกจากเกมได้ เหล่าผู้เล่นเกมทั้งหมดต้องติดอยู่ภายในเกมโดยไม่มีใครรู้ว่าผู้พัฒนาเกมมีเป้าหมายที่แท้จริงอย่างไรกันแน่!! ทางออกจากเกมนี้ไปได้มีเพียงต้องเคลียร์เกมให้สำเร็จให้ได้ หรือโอเวอร์ในเกมก็หมายถึง การตายของผู้เล่นที่เกิดขึ้นจริง ดังนั้น เพื่อตอบสนองเงื่อนไขของการเคลียร์เกมนี้และออกจากโลกเสมือนจริง คาสึโตะจึงต้องเคลียร์เกมนี้ให้สำเร็จ หรือเขาต้องพบกับความตาย