“这虽然是游戏，但不是闹着玩的。”
——“SAO刀剑神域”设计者·茅场晶彦
主角桐谷和人是使用世界首款完全潜行游戏“Sword Art Online 刀剑神域”的玩家。曾经很幸运的参与过封闭测试，并买下正式版的和人，正准备体验游戏的第一次正式营运。但在登入后不久，和人发现“登出”指令竟然消失，而与此同时自称是SAO游戏设计者“茅场晶彦”的人淡淡开始说明，无法完成攻略就无法离开游戏，只有打倒位于“艾恩葛朗特”顶楼，第100层的头目－达成“完全攻略”－才是离开这个世界唯一的方法。并且，在游戏内GAME OVER或是尝试脱下NERvGear，玩家会立刻被NERvGear发出的高频率微波破坏脑部而死亡。唯有接受这个矛盾事实的人，才能够存活下去。
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，并获得“黑色剑士”的称号。桐人以完全攻略的条件——到达城堡最上层为目标，持续进行严酷且漫长的冒险，在这期间他邂逅了女性细剑使——“闪光”亚丝娜，以及公会“血盟骑士团团长”希兹克利夫，他的命运也一步步产生了巨大的变化。桐人能否从游戏里全身而退……