A la demande de Seijirô Kikuoka, Kirito est choisi pour tester le nouveau projet Soul Translator, qui lui permet d'accéder à un tout nouveau monde virtuel : l'Underworld. Lors de sa toute première immersion, Kirito prend une apparence enfantine et fait la connaissance d'Alice et Eugep. Plus tard, alors qu'il raccompagne Asuna chez elle, Kirito est attaqué par un ancien membre des Laughing Coffin, qui parvient à lui injecter une dose de succinylcholine. Entre la vie et la mort, il n'a plus qu'une seule chance de survie : le Soul Translator ! Mais lors de sa nouvelle immersion, les choses ont bien changé dans le monde d'Alice.

L’histoire tourne autour d’un gamer de génie nommé Kazuto « Kirito » Kirigaya qui entre dans une réalité virtuelle massivement multi-joueurs en ligne (MMO) appelé Sword Art Online. La particularité du jeu est sa dangerosité. En effet, il n’y a pas d’échappatoire à ce monde, sauf si le joueur termine entièrement le jeu, car tout « game over » signifie la mort du joueur dans la réalité.