社交的にも学業的にも優秀な結城明日奈は、高校入試で輝く準備ができている。クラスメートで友人の戸沢美澄（ミト）は、彼女に勉強を一時中断し、待望のオンライン仮想現実マルチプレイヤーゲーム『ソードアート・オンライン』（SAO）の発売日に参加するよう提案する。明日奈は同意し、すぐにゲーム内でミトと出会う。
運命の残酷なひねりとして、明日奈・ミトとSAOにログインしたすべてのプレイヤーは永遠にゲーム内に閉じ込められる。唯一の脱出方法は、百階をすべて攻略することであり、さらに悪いことにゲーム内で死亡すると現実世界でもプレイヤーが死ぬ。SAOは致命的な悪夢へと変わり、明日奈や他のプレイヤー――孤高の剣士カズト「キリト」桐ヶ谷など―は適応し、生き残り、容赦ない競争を凌駕するために奮闘しなければならない。友情と大切な人を守りたいという願いに燃える彼女の決意は、すべての挑戦を乗り越え続ける原動力となっている。
