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。
故事舞台设定在全住宿制女子高中的一个班级——10年黑组之中，这个班级里的学生都是由暗杀者构成的，她们全都瞄准了她们的同学一之濑晴的性命。即使她的性命被众多人觊觎，一之濑晴依然发誓一定会活着毕业。另一方面，同样也是准备夺取一之濑晴的性命的暗杀者转校生东兔角却在一次次接近晴时，渐渐的被晴所吸引。在同学们对晴展开攻击之时，兔角则以保护者的姿态与她们开始了战斗。
