Em um futuro próximo, foi lançado um Jogo de Realidade Virtual em Massa para Múltiplos Jogadores Online (VRMMORPG) chamado Sword Art Online, onde seus jogadores controlam seus personagens com o próprio corpo usando um dispositivo tecnológico chamado: NerveGear. Um dia, os jogadores descobrem que não podem sair do jogo, pois o criador do jogo os mantêm presos a menos que eles cheguem ao 100º andar da Torre e derrotem o Boss final. No entanto, se eles morrerem no jogo, morrerão também na vida real. A luta pela sobrevivência começa agora...
Kirito, junto com seu amigo de infância, Eugeo, foi incumbido de cortar uma árvore colossal chamada Gigas Cedar. Eles estão balançando o machado quando sua amiga Alice chega com o almoço. Enquanto comem, os três amigos decidem ir para uma caverna lendária.
Kirito acorda e percebe que está num mundo misterioso ambientado como num jogo de fantasia. Suas memórias estão embaralhadas e ele não consegue deslogar para voltar para o mundo real. Depois de andar sem rumo, ele se encontra debaixo de uma árvore colossal.
Kirito também decide partir na viagem para Centoria. Como ele precisará da ajuda de Eugeo, ele resolve ajudá-lo a derrubar o Cedro Gigas. Enquanto isso, a irmã mais nova de Alice, Selka, se preocupa com Eugeo e se abre com Kirito sobre o que a aflige.
Kirito e Eugeo percebem que Selka partiu para as Montanhas do Fim sozinha e decidem ir atrás dela. Ao entrar na caverna, eles encontram goblins, possivelmente do Território Negro, e entram em combate.
No mundo real, Kazuto Kirigaya permanece inconsciente. A pedido de Kikuoka, Kazuto é levado para um hospital melhor equipado, mas quando Asuna e Suguha tentam visitá-lo, elas são recusadas. Em dúvidas, Asuna e as outras tentam descobrir mais sobre a Rath.
Asuna se infiltra na Rath, o laboratório de pesquisa na Ocean Turtle, onde ela faz Kikuoka se explicar sobre o paradeiro de Kazuto. Kikuoka revela o objetivo grandioso por trás do desenvolvimento do Soul Translator.
Dois anos se passaram desde que Kirito e Eugeo deixaram o vilarejo de Rulid. Na capital, Centoria, ambos conseguiram seu objetivo de entrar para a Academia de Espada Imperial do Norte de Centoria.
Kirito se vê num duelo com espadas reais contra o Discípulo de Elite Volo Levantein. Com a multidão observando os dois e Sortiliena encorajando Kirito, o duelo começa.
Após se tornar um Discípulo de Elite com Kirito, Eugeo se vê na dúvida sobre o que infundir na sua espada para ficar mais forte. Após sofrer uma provocação vinda de Raios e Humbert, ele resolve aceitar um pedido de Humbert para eles duelarem.
Ronie e Tiese demoram para chegar no dormitório. Kirito sai para procurá-las, mas assim que ele sai, Frenica chega. Ela diz para Eugeo o quanto vem sofrendo nas mãos de Humbert e que Tiese e Ronie foram confrontá-lo a respeito disso.
Kirito e Eugeo são agora considerados criminosos por violarem o código de tabus e são presos na prisão subterrânea da Catedral Central. Enquanto isso, na Ocean Turtle, Asuna vê Kazuto continuar o seu tratamento.
Kirito e Eugeo escapam de sua cela, mas acabam encontrando Eldrie Synthesis Thirty-One, que foi ordenado por Alice para aguardar por eles. Os dois sofrem enfrentando ele, até que Eugeo se lembrar de onde conhecia Eldrie...
Kirito e Eugeo foram resgatados por Cardinal, uma jovem garota que se isolou dentro da biblioteca da Catedral Central. Cardinal explica para Kirito como a Igreja do Axioma e o Código de Tabus passaram a existir, começando pelo passado da Administrator.
Depois de Cardinal confiar o destino do mundo nas mãos de Kirito e Eugeo, eles seguem para o andar superior da Catedral Central. Eles encontram as espadas que haviam sido tomadas deles, mas acabam sendo atacados pelo Cavaleiro da Integridade Deusolbert Synthesis Seven.
Kirito e Eugeo seguem subindo as escadas da Catedral Central, quando encontram duas garotas chamadas Linel e Fizel. Ao tentarem descobrir o que as duas garotas estão fazendo ali, eles abaixam a guarda e...
Apesar de bastante ferido, Kirito consegue terminar sua luta. Seguindo no caminho até o andar superior da Catedral Central, Kirito e Eugeo se veem numa estranha plataforma flutuante...
Kirito e Alice estão pendurados fora da torre. Após uma conversa, conseguem se entender e estabelecer uma trégua temporária. É nesse momento que eles descobrem coisas inesperadas.
Eugeo chega ao nonagésimo andar da Catedral Central, que por acaso é uma grande banheira. Ele fica perplexo ao ver Bercouli Synthesis One tomando banho. Enquanto isso, Kirito e Alice seguem subindo as paredes da Catedral Central.
Vendo a reação de Alice ao mencionar o nome Selka, Kirito decide contar a verdade sobre os Cavaleiros da Integridade. Enquanto isso, depois de ficar inconsciente durante sua luta com Bercouli, Eugeo acorda no andar superior da Catedral Central.
Kirito e Alice chegam até o banheiro aberto no 90º andar. Lá eles encontram Bercouli, que foi transformado em pedra por Chudelkin. Alice cai em lágrimas ao ver seu mentor daquela forma, mas então...
No caminho de Kirito e Alice está Eugeo, que passou pelo Ritual de Síntese e se transformou num Cavaleiro da Integridade. Kirito fica chocado, até que Alice o motiva a lutar contra Eugeo com todas as suas forças.
No andar superior da Catedral Central, Kirito, Eugeo e Alice finalmente enfrentam Administrator. Mas Chudelkin usa suas artes sagradas para se transformar num palhaço gigante e atacar.
Cardinal aparece no andar superior da Catedral Central para enfrentar sua rival de 200 anos. Ela vai com intenção de deletar a Administrator, apenas para ver o golem de espadas se levantar novamente.
Levando as esperanças de Cardinal, Eugeo e Alice em seu coração, Kirito se levanta novamente e visualiza o Espadachim Negro, o melhor jogador a vencer o SAO. Pelo bem de todos que ele encontrou nesse mundo, Kirito enfrenta Administrator.
Yoshitsugu MatsuokaKirito (voice)
Haruka TomatsuAsuna (voice)
Hiroaki HirataKlein (voice)
Ai KayanoAlice Synthesis Thirty (voice)
Rina HidakaSilica (voice)
Hiroki YasumotoAgil (voice)
Isshin ChibaCritter (voice
Kaori MaedaSelka (voice)
Taku YashiroIskahn (voice)
Yuhko KaidaDee Eye Ell (voice)
Junya EnokiLilpilin (voice)
Kanae ItoYui (voice)
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