Die Geschichte handelt von dem Jungen Kazuto "Kirito" Kirigaya, der an einem Massen-Mehrspieler-Online-Rollenspiel, kurz MMORPG, namens "Sword Art Online" teilnimmt. Anders als Spiele an einem Computer funktioniert dieses Spiel mithilfe eines Hightech-Helms, welcher den Nutzer in die Welt von "SAO" befördert. Nach Eröffnung des Spiels bemerken die Spieler allerdings zunehmend ein Problem: Das Menü innerhalb des Spiels verfügt über keinen Eintrag zum Ausloggen. Somit sind alle Spieler in der Fantasy-Welt gefangen und können die virtuelle Realität nicht verlassen. Der Täter scheint der Chefentwickler des Spiels zu sein, der in der Einführung zudem davor warnt, dass ein gewaltvolles Ausschalten des Helms von Außen den Tod des Spielers zufolge hätte. Auch ein Tod im Spiel soll den Helm des entsprechenden Spielers dazu veranlassen, ihn mit elektrischen Strömen zu töten, welche eigentlich nur zum Datentransfer mit dem Gehirn des Spielers gedacht sind. Die einzige Möglichkeit, um aus dem Spiel zu entkommen: Die Spieler sollen es schaffen, bis zur letzten Ebene zu gelangen und das Spiel zu gewinnen...