בעתיד הקרוב (שנת 2022) משוחרר אל אוויר העולם משחק תפקידים מקוון בסביבת מציאות מדומה (=ע"ע: VRMMORPG) הנקרא ״אמנות החרב אונליין״ (בקצרה: ס.א.ו\SAO). משחק הווידאו הדמיוני עושה שימוש בטכנולוגיה הקרויה ״ציוד עִצְבִּי״ (באנגלית: NerveGear): קסדה המגרה את חמשת החושים ומאפשרת למשתמש בה לשלוט בדמותו על ידי חיווט תנודות מוחו בסינרגיה היררכית. אל עולמו הממוחשב ס.א.ו התחברו עשרת אלפים שחקנים בעת ההשקה, אך במהרה גילו שאינם מצליחים להתנתק בחזרה אל תודעתם בעולם האמיתי. בעוד שהשחקנים מנסים להבין מהו פשר הכשל התֹכנתי, הועברו בהמוניהם אל העיר ההתחלתית במשחק – שם נחשפו לישות המכנה עצמה אָקִּיהִיקּוֹ קַאָייבָּה (באנגלית: Akihiko Kayaba); פרופיל המשויך ליוצר ס.א.ו, הציוד העצבי ומי שבפועל אחראי לבאג ההתנתקות. אקיהיקו טען בפני כל השחקנים שעל־מנת להתנתק מס.א.ו, עליהם לפלס את דרכם לקומה ה-100 של 'אינקראד' (באנגלית: Aincrad) – טירת הקומות הבדיונית בה הם משחקים – ולהביס את הבוס הסופי השוכן בה. בנוסף לכך, אקיהיקו התריע בפניהם שמי שיאבד את חייו בס.א.ו\ואו מי שהציוד העצבי יוסר מראשו – ימות גם במציאות בידי גלי מיקרו שנפלטים מקסדתו.
עלילת הסדרה חַגָה סביב נער בן 14 ושמו קַּאָזוּטּוֹ קְּירִיגְּאַיָה (באנגלית: Kazuto Kirigaya); אחד מאלף בודקי הבטא המוקדמת של ס.א.ו ומי שנכלא ביחד עם רִבּוֹא (גם: עשרת־אלפים\רבבה) השחקנים בתוך טירת המוות של אקהיקו. על־מנת לסייע ליתר בודקי הבטא המוקדמת של ס.א.ו שהוּפְלוּ לרעה בשל היותם אינטלקטואלים ובעלי ידע רחב יריעה על האופציות השונות במשחק, קאזוטו עטה על דמותו אשר מכנה בשם 'קיריטו' (=באנגלית: Kirito) פרסונה פרובוקטיבית, לובשת שחורים ומתנשאת שלוקחת על כתפיה בהבנה ובהצלחה אחריות מלאה על "בורותיהם", כביכול, של בודקי הבטא האחרים – כך קיריטו מבודד עצמו מיתר הקבוצות (ע"ע: גילדות/Guilds) ומתקדם בין הקומות כשחקן בודד (באנגלית: Solo Player). בעודו נושא את הכינוי ״ביטר״ (=הכלאת מילים של "בטא" ו־"צ'יטר" [רמאי]) שהוענק לו כמעשה לעג וקלס בידי שאר השחקנים, קיריטו מושך אל רגליו את תשומת הלב, הקנאה והתיעוב שהופנו במקור אל בודקי הבטא; אותם אינדיבידואלים שלדבריו חש אליהם אחריות מוסרית־חברתית. בחלוף הזמן מתיידד קיריטו עם עלמת חן הגדולה ממנו בשנה (בת 15) בשם אָסוּנָה יוּקִּי (באנגלית: Asuna Yuki) שהכיר עוד מתחילתו של משחק המוות; השניים נלחמים זה לצד זה, מתאהבים, מאוחר יותר מתחתנים בתוך המשחק ואף מאמצים לחיקם אינטליגנציה ממחושבת שתֹכנתה לסייע לנפשם האבודה של השחקנים באינקראד, שמה הוא יואי (באנגלית: Yui). שנתיים חולפות במהרה ובעודם חופנים השחקנים ברשות אסונה וקיריטו את ידיהם אל הקומה ה־75 – זהותו האמיתית אקיהיקו מתגלה כשחקן מן השורה וכראש אחת מהגילדות המובחרות בס.א.ו (באנגלית: Knights of the Blood | בעברית: אבירי הדם) – גילדה אשר אסונה חוברת אליה תחילה, ואף קיריטו מוכרח לשלב עִמה ידיים בהמשך גם-כן. לאחר שגילו את האמת על זהותו של אקיהיקו, השניים נלחמים בו, מביסים אותו ולבסוף מגלים שהוא, במקור, היה צריך להיות הבוס הסופי שיילחם בכל המאתגר את הקומה העליונה באינקראד – קומה 100.במהלך הקרב קיריטו (השם הבדוי של קיריגאיה שלוב של שמו ושם משפחתו) ואסונה מתו במשחק אך המכשיר אינו הרג אותם בעזרת גלי מיקרו. לאחר שהובס, השחקנים שנותרו בחיים משתחררים מס.א.ו ועקבותיו של אקיהיקו נעלמות ביחד עם אינקראד, הטירה המתפוררת.
סאגה שנייה: אָלְפְהֶיִם (ALO\א.ל.ו).
לאחר שחזר אל תודעתו בעולם האמיתי, מגלה קיריטו ש-300 שחקני ס.א.ו, וביניהם אסונה, עדיין לכודים בתוך הטכנולוגיה העצבית של אקיהיקו כאשר שרויים במצב צמח. מספר חודשים לאחר מכן, ניצול ס.א.ו נוסף ושמו אגיל (באנגלית: Agil) סיפר לקיריטו שזוהתה דמות המזכירה את אסונה במשחק המציאות המדומה ״אלפהיים אונליין״ (באנגלית: Alfheim, או כקיצור: א.ל.ו/ALOׁׂׂׂׂ) על-יד עץ ענק ממדים המכונה במשחק "עץ העולם". קיריטו מתחבר אל אלפהיים ובעזרת בת-דודתו, סוגוהא קיריגאיה שמה (Suguha Kirigayaׂ) ו-'ליפה' (Leafa) זהו כינוייה, לומד כי השחקנים הלכודים מהווים חלק מתוכניתו הזדונית שהגה נובויוקי סוגו (באנגלית: Nobuyuki Sugōׂׂׂ) – אחראי מחקר ופיתוח בתאגיד 'RECT' או 'RCT' – חברה שמנהל אביה של אסונה הלכודה וזו אשר רכשה את הזיכיון על הטכנולוגיות השונות מ-Argus, תאגידו הקורס של אקיהיקו. מהות התוכנית של סוגו היא עריכת ניסויים לא חוקיים בבני אדם על ידי שימוש סלקטיבי בקניין החומרי של ס.א.ו דרך העתקתו לאלפהיים. סוגו הודה שלאחר קריסת השרתים של ס.א.ו, הצליחו מתכנתיו לחבר חלק מן המתנתקים אל שרת חלופי שהיה מצוי לרשותו ובכך לאפשר להם להתחבר לאלפהיים. סוגו תכנן לשכלל את השליטה המוחית בטכנולוגיות העצביות עבור מטרות רווח והנאה אישיות, ובנוסף לכך לשעבד את אסונה – שעמה רוצה להתחתן בעולם האמיתי. בסופו של דבר קיריטו עוצר את הניסוי הלא חוקי – זאת לאחר עזרה שקיבל מתודעתו של אקיהיקו שהייתה חתומה בקובצי המשחק. כמתנת פרידה, אקיהיקו מעניק לקיריטו את סוד הטכנולוגיה שעמה בנה את ס.א.ו ועל תשתיתה נבנה גם אלפהיים; קיריטו בוחר להפיץ את סוד הטכנולוגיה ברשת מתוך גחמה לקדם את תעשיית משחקי המציאות המדומה. סוגו נשלח לכלא, יתר 300 הניצולים מתעוררים בעולם האמיתי, אסונה וקיריטו מתאחדים בשנית ונשלחים לבית ספר מיוחד שנבנה עבור כל משתתפי ס.א.ו.
סאגה שלישית: גְּאָן גייל אוֹנְלָין (GGO\ג.ג.ו).
זמן קצר לאחר מכן ובעידודו של ״פקיד ממשלתי לאבחון אירועים חריגים״, קיריטו לוקח על עצמו עבודה לחקירת שרשרת רציחות בפרופיל גבוה המערבת משחק מציאות מדומה נוסף בשם ״סערת האקדח אונליין״ (Gun Gale Online, או כקיצור: ג.ג.ו/GGOׂ), וגם שחקן בשם ״אקדח המוות״ (Death Gun) שנראה שאחראי באופן עקיף\ואו ישיר לאותם מקרי הרצח. בעזרתה של נערה בשם שינו אסדה (Shino Asada) שמכנה עצמה 'שינון' (Sinon), קיריטו משתתף בטורניר יריות שנקרא "קליע הקליעים" (ע"ע: Bullet of Bullets, או כקיצור: ב.ו.ב\BoBׂ) ובסופו מגלה את האמת מאחורי אותן קונספירציות המערבות חיים ומוות – רוקמי הפשע מתגלים כניצול ס.א.ו נוסף אשר בימי פעילותו נתן ידו בגילדת רוצחי שחקנים ידועה לשמצה המוכרת כ-״ארון הקבורה המצחקק״ (באגלית: Laughing Coffin), אחיו וחברו הטוב. הרעיון, לטענת המשטרה, היה להשתמש בדמות פרובוקטיבית כמו ״אקדח המוות״, להשיג את תשומת לבם של השחקנים דרך שידורי-לייב פומביים שנערכו בתוך ג.ג.ו ובכך להפנותם אל הקרבן הפוטנציאלי שאותו תכננו לחסל. תוך שימוש בפעולות סימבוליות בתוך המשחק כמו שחרור אקדח וירייתו אל האוויר\ואו אל דמות הקרבן, הצליחו הפושעים לרקום תוכנית שבמהלכה פורץ אחד מהם אל בית הקרבן, מזריק לעברו בתזמון אל יריית האקדח סם הנקרא ״סוקסיניל כולין״ ששימושו השכיח ביותר הוא המתת סוסים – ובכך גרמו למקרה הרצח להיראות נגזרת לפעולת הדמות בתוך המשחק. מטרת השלישייה הייתה להשתית אימה ופחד במשחקי מציאות מדומה אחרים גם לאחר נפילתה של אינקראד. שניים מהפושעים נתפסים, אך השלישי, ג'וני השחור כינויו, מצליח לחמוק מידי המשטרה ולהימלט.
סאגה רביעית: אָלִיסְיִזַיִשֵן (Alicization).
ארבע שנים לאחר מאורעות ס.א.ו (=יוני של שנת 2026), לקיריטו הוצעה עבודה נוספת בידי אותו פקיד ממשלתי, שמו מתגלה כקיקוואקה סייג'ירו (באנגלית: Kikuoka Seijirou). הפעם תפקידו של קיריטו הוא לבחון את מערכת המציאות המדומה ״צלילה מלאה״ (באנגלית: FullDive) שעושה שימוש בדור הרביעי של טכנולוגיית הציוד העצבי – ״מתרגם הנשמה״ (באנגלית: Soul Translator). תוך כניסה אל ממשק סימולטורי המובנה בה, קיריטו מסייע לתאגיד הצבאי ששכר את שירותיו ושמו ״Rath״ לבחון את דור המציאות המדומה החדש, שלטענתו שונה בתכלית השוני מקודמיו ולכן מצריך בדיקות נוספות בידי אנשים עם רקע בתחום. תפקידו, לכאורה, פשוט: על קיריטו להתחבר אל הסימולציה במהלך סופי השבוע ובסיומם זיכרונו מהזמן בו שהה ב״מתרגם הנשמה״ יימחק מטעמי ביטחון. עם זאת, בלא ידיעתו של קיריטו, זיכרונותיו 'המחוקים' שימשו לרקיחת בינה מלאכותית (=באנגלית: Artificial Intelligence, או כקיצור: AI) לשימושים צבאיים. Rath הצליח להרכיב בינה מלאכותית החופפת ברמתה עם זו של פעוט בימיו הראשונים; יחד עם זיכרונותיו השונים של קיריטו, הצליח התאגיד לרקוח אינטליגנציה שלומדת מסביבתה בקצב מסחרר ומשתנה, והעביר אותה אל משחק מציאות מדומה העונה לשם ״השאול״ (=באנגלית: The Underworld) – משחק סימולטורי בו תחושת הזמן מהירה פי 1000 מאשר בעולם האמיתי – וזאת על-מנת לבחון אותה מקרוב. למרות רצונם של Rath להפוך את הבינה המלאכותית למבצעית, ניסיונותיהם העלו חרס: הצבא היפני טען שהטכנולוגיה שהוצעה להם בידי התאגיד אינה תואמת את הסטנדרטים והתקנות להם התחייבו. עם הרצון להבין איפה כשל התאגיד, קיריטו נשלח אל ״השאול״ – הפעם עם הגבלות יזומות על זיכרונותיו – במטרה לבחון ולהעלות על מוקד את בעיותיה של הבינה המלאכותית שהושתתה על עקרונות מוחו.