故事发生在拥有通称“地下城”的广阔的地下迷宫的迷宫都市欧拉丽，想成为冒险者并且向往像英雄冒险谭中那样的“与异性命运的邂逅”的主人公贝尔·克朗尼，在这个地方遇见了一位小“神仙”赫斯缇雅，而她正四处寻找自己“眷族”的成员。吃了不少“眷族”闭门羹的贝尔在听了其劝诱后，立马就决定加入。某日，贝尔在地下城遭到了怪物“弥诺陶洛斯”的袭击，由于水平之差而无计可施的贝尔面临走投无路的危机，而在千钧一发之际，最强冒险者艾丝·华伦斯坦出手相助。就在这一瞬间，贝尔对艾丝一见钟情。就这样，一段眷族神话正式拉开帷幕。
C.E.70年2月，地球联合军与ZAFT之间的武装冲突由于“染血的情人节”悲剧而全面升级为地球圈规模的战争。C.E.71年6月，在“非我即敌”的观念驱使下，地球联合军悍然发动了对中立国家奥布联合酋长国的侵略。当战斗进行到最激烈的时候，少年真飞鸟失去了父母和妹妹。唯一的遗物就只有妹妹掉落的手机。获救之后，背负着家仇的真黯然离开了故土奥布前往PLANT。两年后，他成为了ZAFT的战士......
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。
