2022年、次世代ゲーム《ナーヴギア》が開発され、仮想空間へのフルダイブが実現した。 《ナーヴギア》初の本格的なVRMMORPG ※「ソードアート・オンライン（SAO）」は世界の注目を浴び、 「SAO」正式サービス開始日、プレイヤーのひとりであるキリトは仮想世界を満喫する。 だが「SAO」の開発者・茅場明彦は、全てのプレイヤーたちにこう宣言する。 このゲームはクリアするまで脱出不能、 そしてゲームオーバーは現実での死を意味する、と。 ※ VRMMORPG＝仮想大規模オンラインロールプレイングゲーム

デスゲームが開始されてから一ヶ月が過ぎ──2022年12月。 すでに二千人ものプレイヤーが命を落としていた。 βテストでの経験を活かし、キリトは単独で迷宮に挑むが、 命懸けの戦いに苦戦を余儀なくされていた。 百層に及ぶ《アインクラッド》の第一層すら突破できぬ中、 第一層のボス部屋を発見したという男・ディアベルが、 プレイヤーたちに呼びかけてボス攻略会議を開催。 会議に参加したキリトは、あるソロプレイヤーとパーティーを組む。

モンスターに襲われていたギルド≪月夜の黒猫団≫を救ったキリト。 現実世界でも友人同士だという黒猫団の暖かな雰囲気にひかれ、キリトは自身が《ビーター》であることを伏せたまま団の一員になった。 キリトの助けを受け、弱小ギルドの黒猫団は急成長し、最前線で戦う《攻略組》に追いつこうとする。 ところがある晩、団の紅一点・サチが不意に姿を消した。 いち早くサチを見つけ出したキリトは、彼女が“死”に怯えていると知り……。

パーティメンバーと喧嘩別れしたビーストテイマーの少女・シリカは、森で道に迷ったあげくモンスターに遭遇する。 偶然、通りがかったキリトに一命を救われたシリカだが、使い魔のピナを失ってしまった。 大切な仲間を失い、涙ぐむシリカに、キリトは使い魔を蘇生させる方法を教え、さらに無償で協力を申し出る。 なぜそこまでして自分を助けてくれるのかと戸惑い気味に尋ねるシリカ。対するキリトの答えは意外なもので──。

2024年4月。アスナは《SAO》屈指のギルド≪血盟騎士団≫の副団長として最前線に立ち、攻略は第五十九層まで進んでいた。 そんな折、モンスターが侵入できない町の中《圏内》でカインズという名の男性プレイヤーが死亡した。 目撃者の悲鳴に駆けつけたキリトとアスナが現場を調べたところ、デュエルによる《ＰＫ(プレイヤーキル)》は不可能な状況だった。 未知の《ＰＫ》技があるのではと危惧したアスナは、キリトとともに事件の調査に乗り出す。

キリトとアスナは、システム的に不可能な殺人事件“圏内事件”の究明に取り組むものの、自分たちの目の前で新たな被害者を出してしまう。 カインズら被害者の共通点は、すでに解散したギルド《黄金林檎》のメンバーであること。元《黄金林檎》のメンバー・シュミットは、今は亡きリーダーのグリセルダが幽霊となってかつての仲間たちに復讐しているのだという。 この電脳世界で幽霊という不確かなものが存在するのか──。

鍛冶屋のリズベットが構える武具店に、予算は気にしないで最高の剣を作ってほしいという客がやってきた。 見本までにとその客──キリトが差し出したのはレアな魔剣。 腕に自信があるリズベットは、試しに自身が制作した最高の剣を差し出すが、耐久力を試したいというキリトに折られてしまう。 さらに、キリトの何気ない一言に激怒したリズは、思わずレアな金属さえあれば、キリトが満足する剣を鍛えてみせると言い返してしまう。

2024年10月。最前線の第七十四層で攻略を終えた帰り道、キリトはＳ級のレア食材≪ラグー・ラビットの肉≫を手に入れた。 だが、料理スキルを上げていないキリトでは宝の持ち腐れ。 仕方なくエギルに売ろうしたところ、彼の店でアスナに出会う。 料理スキルをコンプリートしたというアスナに、キリトはレア食材を調理してほしいと頼み込む。 食材の半分と引き換えに承諾したアスナは、調理器具がいるからとキリトを自分の部屋に招く。

スナとパーティーを組んだキリトは、第74層の迷宮を突破してボス部屋を発見する。 ２人は攻略情報を得ようとするものの、手強そうなボスの姿を目にするや即座に撤退。 引き返した≪安全エリア≫で、≪SAO≫随一の巨大ギルド≪軍≫の一隊と遭遇する。 隊を率いる男・コーバッツの要求に応じ、キリトは気前よくボス部屋までの情報を提供。 同時に、安易にボスへ挑まないよう忠告するが、コーバッツはキリトの言葉に耳を貸さず……。

しばらくの間、血盟騎士団から距離を置きたいというアスナ。 キリトはアスナの自由を賭け、アインクラッド最強の男と名高い血盟騎士団団長・ヒースクリフとデュエルで決着をつけることに。 団長の強さを知るアスナはキリトの身を案じるが、簡単に負ける気はないと、キリトは笑ってみせる。 そして大観衆の中、ユニークスキル≪神聖剣≫の使い手・ヒースクリフと≪二刀流≫使い・キリトの一騎打ちが幕を開ける。

クラディールが起こした事件をきっかけに、絆を深めたキリトとアスナは≪結婚≫した。 アスナは血盟騎士団を一時退団し、キリトとともに第二十二層の湖畔沿いにあるログハウスで暮らしはじめる。 戦いとは縁のない地で、穏やかな時間を過ごすキリトとアスナ。 そんなある日、幽霊を見たという噂が出ている森へ出かけた２人は、薄暗い森をさまよう少女と遭遇。 目の前で倒れた少女を保護するが、彼女の記憶は失われていた。

ユイの保護者を捜しに≪はじまりの街≫へ向かったキリトとアスナは、≪軍≫の管理者・シンカーが迷宮に置き去りにされたと聞き、彼の救出を引き受ける。 依頼者のユリエールと強引についてきたユイとともに、第一層の地下ダンジョンに潜るキリトとアスナ。 一行は≪安全エリア≫に避難していたシンカーを発見するが、そこには思わぬ敵が待ち構えていた。 適わないと悟ったキリトは、アスナやユイたちだけでも逃がそうとするが……。

湖畔で釣りをしていたキリトは、年配のプレイヤー・ニシダに声をかけられる。 釣りが趣味だというニシダと意気投合したキリトは、彼に協力して湖に生息するというヌシ釣りに挑むことに。 常に最前線で戦いに明け暮れていたキリトとアスナは、ニシダたちとの出会いを通じ、日々を懸命に生きる普通の人々の存在を実感する。 トッププレイヤーである自分たちの責任を痛感する２人のもとに、一通のメッセージが届き……。

2024年11月。第七十五層のボス≪スカル・リーパー≫攻略戦は想像を絶するものとなった。 転移結晶が無効化された空間で、次々と命を散らしていく歴戦のプレイヤーたち。 辛うじて≪スカル・リーパー≫を撃破したものの、多大な犠牲を支払った≪攻略組≫の面々の表情は暗い。 この先の攻略の厳しさを予感し、打ちひしがれる彼らをヒースクリフは静かに見守る。

ヒースクリフとの死闘のすえ、キリトこと、桐ヶ谷和人は現実世界へ帰還した。 同時にデスゲームを生き残った者たちも生還するものの、アスナをはじめ300人のプレイヤーたちは意識を取り戻さず、眠りつづけている。 それから２か月後、アスナ──結城明日奈に会いに病院へ赴いた和人は、同じく見舞いにやってきた明日奈の父・彰三と彼の部下・須郷伸之と遭遇。 須郷が昏睡状態の明日奈と１週間後に結婚すると知り──。

エギルの店に呼び出された和人は、エギルが差し出したVRMMORPG「アルヴヘイム・オンライン(ALO)」のキャプチャ画像に目を奪われる。 その画像にはアスナと思しき女性が映っていたのだ。さらに《ALO》の開発会社は須郷が所属するレクトだと知り、和人はアスナがゲームの中に囚われていると確信。 早速、キリトの名で《ALO》にログインしたところ、新しく作成したキャラクターはなぜか《SAO》のデータを引き継いでいた。

シルフのプレイヤー・リーファは、プレイヤー狩りをするサラマンダーたちに襲われていたところを、突如現れたスプリガンのキリトに助けられる。ユイという名のプライベートピクシーを連れたキリトは、かなりの腕前ながら《アルヴヘイム・オンライン（ALO）》のことは何も知らないとらしい。リーファはいぶかしみつつも、助けてもらった礼としてキリトに《ALO》の世界《アルヴヘイム》についてレクチャーし、彼をシルフ族の首都・スイルベーンへ案内する。

リーファは、《アルヴヘイム》の中央にそびえたつ《世界樹》までキリトを案内することに。ところが、スイルベーンを旅立とうとする一行の前にリーファのパーティーメンバー・シグルドが立ちはだかる。キリトを貶め、自分を束縛しようとするシグルドに嫌気がさしたリーファは、キリトが自分の新しいパートナーだと宣言する。一方、《世界樹》の頂上に囚われたアスナは、キリトの生死もわからぬまま不安と恐怖に耐えていたが……。

《世界樹》をめざしてキリトたちが巨大な洞窟《ルグルー回廊》を進む中、リーファのもとに友人のレコンから１通のメッセージが届く。 その内容は警戒を促すものであったが、時すでに遅くサラマンダーの部隊が接近。追い詰められ、戦うしかない状況に陥ったキリトは、 リーファを回復役にして自分は単身敵陣に斬り込む。 だが、敵はキリトへの対策を練っており、固い前衛に足止めされたキリトにメイジ集団の魔法が降り注ぐ。

ついにキリトたちは《世界樹》のふもとにある《アルヴヘイム》最大の都市《央都アルン》にたどり着いた。だが、間もなく定期メンテナンスでサーバーがクローズされるため、キリトとリーファは翌日の再会を約束していったんログアウトする。一方、現実世界では、和人の妹・直葉が兄への淡い想いにひとり悩んでいた。自分の気持ちの正体を確かめようと思い立った直葉は、和人に頼んで明日奈の見舞いに同行することに。

ユイがアスナのプレイヤーＩＤを感知した。《世界樹》の上部にアスナがいるというユイの言葉に、キリトはいてもたってもいられず翅を広げるが、システムによる障壁に阻まれて一番下の枝にすら届かない。しかし、アスナもまたキリトたちの存在を感じ取っていた。アスナは希望を込めてあるアイテムを空に投じる。改めてアスナ奪還への決意を新たにしたキリトは、《世界樹》の頂上へ至る唯一の道・難攻不落のグランド・クエストに挑む。

リーファの正体が直葉だと知った和人は驚愕。さらに直葉の秘めた想いを打ち明けられ、自分の何気ない行動が妹を深く傷つけていたことに気づき、愕然とする。それでも今一度、直葉と向かい合いたいと望んだ和人は《央都アルン》で待つと告げ、再び《ALO》にログインする。直葉も和人を傷つけたことを後悔し、《ALO》にログインするが、キリトに会う勇気が出てこない。すると、そこに思いがけない人物がやってきて……。

シルフとケットシーたちの協力のもと、キリトはグランド・クエストを突破した。キリトとユイは《ALO》全プレイヤーがめざす《世界樹》の頂上に到達し、ついにアスナと再会を果たす。キリトはすぐにでもアスナを現実世界に戻そうとするものの、ユイによると複雑なコードに拘束されたアスナをログアウトさせるには権限を有するシステム・コンソールが必要らしい。だが時すでに遅く、須郷こと、オベイロンの魔の手がキリトたちに襲いかかる。

オベイロンと決着をつけた後、キリトはアスナと現実世界での再会を固く誓いあい、《ALO》からログアウトした。現実世界に戻るやいなや、明日奈が入院している病院へと急ぎ向かう和人。ところが、病院の入り口で和人を待っていたのは憎悪と痛みに顔を歪ませた須郷だった。復讐に駆られるまま、ナイフを手にした須郷は和人に襲いかかる。現実世界で初めて直面する命の危機に、和人は為す術もなく体を丸め……。