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。
故事发生在大名鼎鼎的绫薙学园之中，这里是孕育音乐艺能界新星的温床。在所有学科之中，“音乐学科”位居金字塔的上层，而由三年级顶级生所组成的“华樱会”更是学生们可望不可及的神圣存在，传说，被华樱会的首领凤树（诹访部顺一 配音）所选中的人，将会接收他的“特别指导”，送往无可估量的前途。初来乍到的新人星谷悠太（花江夏树 配音）、容易害羞怯场的那雪透（小野贤章 配音）、资质优异却容易冲动的月皇海斗（朗斯贝里·亚瑟 配音）、沉默寡言容易被人误解的天花寺翔（细谷佳正 配音）、心地善良外冷内热的空闲愁（前野智昭 配音），他们虽然拥有着无限的潜力，却因为各自的种种而成为了落选者，凤树的出现改变了他们的命运。
