故事发生在一个名为魔仙堡的魔法世界之中，在这里，魔仙们运用她们所学习到的魔法知识来帮助遇到困难的人们。然而，在这里还是存在着一部分邪恶的魔仙们，她们利用黑魔法来获取利益，破坏世界和平。黑魔仙小月从魔仙小蓝那里偷得了魔仙彩石，这是魔仙们力量的源泉，拥有了魔仙彩石，便可以学习仙界的最高魔法。 带着魔仙彩石，小月躲藏于人类世界之中，为了不让魔仙彩石的力量危害人间，小蓝紧随其后。人类少女凌美琪和凌美雪意外的发现了躲藏在八音盒中的小蓝，三人之间结下了深厚的友谊。小蓝教会了美琪和美雪魔法，两人亦加入了寻找魔仙彩石的队伍中。
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。
