《刀剑神域》故事发生在近未来的2022年，由电子机器制造商“ARGUS”开发出的“NERvGear”，让使用者能连结虚拟世界，实现完全的虚拟实境。而男主角桐谷和人作为一个重度玩家，拥有超群的反射神经和洞察力，他买下正式推出的、使用NERvGear运行的虚拟实境多人在线RPG「Sword Art Online」并立刻试玩。但不久后便发现这游戏竟然没有“登出”指令，而且若强行登出，更会使玩家脑部死亡。而唯有接受这个矛盾事实的人，才能够存活下去。唯一能够登出游戏的方法便是打倒“艾恩葛朗特”顶楼第100层的头目，达成完全攻略。男主角·桐人连线进入一款名为「Sword Art Online 刀剑神域」的游戏里，大约有一万名玩家被强制卷入这款死亡战斗。自己也被卷入其中的桐人，在游戏的舞台——巨大浮游城堡「艾恩葛朗特」里，以不与人组队的独行剑士身份，逐渐崭露头角。桐人本以完全攻略的条件——到达城堡最上层为目标，持续进行严酷且漫长的冒险。但自从遇见刺击剑高手——女主角·剑士亚丝娜，以及血盟骑士团团长「十字盾之希兹克利夫」后，他的命运却产生了巨大的变化。究竟桐人能否从游戏里全身而退…