日俄战争结束后的1907年冬天，原隶属陆军第一师团士兵杉元佐一因服役期满退役。受了于1904年（明治37年）战死的同乡战友遗嘱“请治好我妻子的眼睛”之托，故而需要大量金钱的杉元，听闻北海道的河川充满沙金，便只身前往北海道淘金。在淘金时，杉元偶然听闻一起牵涉到约值八亿日圆的黄金劫案。
之后，杉元遭到熊攻击，在击退熊的过程中，结识了阿伊努族少女阿席莉帕，而阿席莉帕的父亲正是死于那起抢案的其中一人。为了探寻父亲身亡的真相，阿席莉帕同意与杉元共同行动：由自战争中生还的杉元负责战斗、因阿伊努信仰而不愿意杀人的阿席莉帕，则运用阿伊努人的智慧负责追踪与野外求生。这特别的二人组就此踏上追寻黄金的险恶之旅。
于战乱后的菲尔毕斯特大陆流浪的乱破师——托鲁·亚裘拉，因为失去了乱破师的生存目的，而每天过着庸庸碌碌，并被妹妹阿卡莉责备的生活。某日，在托鲁前往山中的时候，与谜之少女嘉依卡相遇了……
故事发生在大陆历一六零四年，持续了三个世纪的漫长战争终于画上了终点，整片菲尔毕斯特大陆哀鸿遍野，满目疮痍。托鲁（间岛淳司 配音）和阿卡丽（原优子 配音）虽然没有血缘关系，却结为了义兄妹，两人相互扶持经历了残酷的战争，彼此之间结下了深深的羁绊。
战后经济十分萧条，而托鲁又是一副得过且过大大咧咧的懒惰性格，虽然阿卡丽一直在艰难的维持家中的生计，但生活却并没有什么改善。终于，断粮的危机降临了，无奈之下，托鲁进入了森林想要找点吃的，然而，在那里，等待着他的却是一位名为嘉依卡（安济知佳 配音）的神秘银发少女，在他们相遇的那一刻，命运的齿轮开始了它的运转。
用语
乱破师(乱破師(サバター))
对活跃于战场的特殊士兵之称谓，专长于暗杀、捣乱、奇袭、煽动和侦查等各式各样的非正面任务，被称为战场上的万事通。然而除了正面战斗外，为达目的还会不择手段的使用毒药、暗器、挟持人质、偷袭等一般骑士与战士不屑使用的阴险手段，也让乱破师常被鄙视为战场走狗。
本身是不属于任何国家的独立集团，多以佣兵的形式受雇于各个国家。虽然没有固定忠诚对象的这点常受他人鄙视，不过实际上乱破师有着只要选定雇主，直到契约结束前就绝不背叛的坚持。
乱破师的能力在战争时期虽备受各方势力青睐，但在和平时代来临后，各国害怕乱破师的技能会带来混乱与叛变，下令歼灭了各个培养乱破师的村庄，而乱破师们也就四散于世界中。
主要有两个流派：托鲁与阿卡莉出身的“亚裘拉战魔众”和“昴星团六连星众”。
战魔众是以培养出多才多艺，能应付各种情况的一个人;六连星众则是培养专精于单一技能的个人，然后以人数来弥补技能的不足。
嘉依卡(チャイカ)
有着已经灭亡的贾兹帝国皇帝“阿图尔·贾兹”的女儿之名的少女们的名字。实际上是贾兹皇帝为了让自己复活术式的称呼，而作为嘉依卡记忆蓝本的女孩在贾兹皇帝被杀后，同样被当时在场的八英雄杀害了，记忆蓝本的女孩自身名字不明。
贾兹皇帝在生时利用帝国的官方机关收集女性的孤儿们注入嘉依卡的术式和进行特定技能训练，在少女们成长到某阶段时，会于特定的情况下会将脑中埋藏着的魔法术式发动，然后将亲人与友人尽数杀害后令嘉依卡的人格觉醒，让她们自发性的开始收集皇帝的遗体。
故事中出现的嘉依卡们，其实都是因子觉醒后强制复写上了嘉依卡的人格与记忆的人。嘉依卡基因者共同的特征是有着银发紫瞳、缺少一部分的记忆、具备着某种技能，以及兴奋时会出现在脖子上的环状伤痕。最终的目的是收集到所有的遗体，然后将其吃下后于体内将构成皇帝的所有因子给分析、精炼、重组后令皇帝复活，但在皇帝复活的同时，那名嘉依卡也会因为身体被撕裂而死。之所以会有白、红、蓝等多数嘉依卡的存在，只是为了防止人数太少而死掉的又太多就无法完成上述目标的预防措施。
战后复兴推进机构(克里曼机构)(戦後復興推進機関(クリーマン機関))
东方七国所属的跨国籍组织，负责战后复兴的各种支援工作与找出和平时代该有的执政管理方式。最高责任者为机关长“康拉德·斯坦梅茨”。
虽说有个很伟大的名目，但实际上不论人员、规模或是资金都非常缺乏，经常必须在很有限的情况下设法做出妥善的安排，从而成了一个解决战后的种种问题的善后窗口。
魔法师(魔法師(ウィザード))
以机杖使用魔法之人的统称。虽说因为出现历史短而不像骑士一样受到尊崇，但只要做好充分准备，便能发挥强大的威力与效果。
机杖(機杖(ガンド))
魔法师发动魔法时所需使用的道具通称，能将人类实行魔法变成可能的装置，缺点是使用时无法移动。
构造多半很长、高大笨重且难以携带移动，但随着结构与样式的差异，能达到各种功能与作用。
机动车(機車(ヴィークル))
被归类为大型机杖的自动车，基本上只有魔法师可以驾驶，但托鲁等人曾利用芙蕾多妮卡来驾驶移动。
托鲁等人所使用的机动车名称为“斯维特莱纳号”，基烈特一行所用机动车的名称是“四月号”。
航天要塞(航天要塞(エリアルフォート))
菲尔毕斯特整个大陆境内不到十座。能在空中浮游、飞行，拥有一座就能将一个小国歼灭的强大战力、也是最强的魔法兵器。
形状为圆筒状，可搭载数千名士兵。
在攻略贾兹帝国时曾动用了三到四座。
弃兽(棄獣(フェイラ))
除了人类之外对于能够使用魔法的野兽统称。
不同于使用机杖来操控魔法的人类，弃兽能借由身体本身来操控并使用魔法。
已认知的弃兽共有七种。分别是双头犬(オルトロス)、奇眼鸟(コカトリス)、独角马(ユニコーン)、猛禽兽(グリフォン)、大海魔(クラーケン)、装铠龙(ドラグーン)与幻想树(エント)，不过其中的幻想树已经灭绝了，所以实质上只有六种。每种弃兽能使用的魔法皆不同，其中只有大海魔与装铠龙具有高度的智能。
亚人兵(亜人兵)
战国时代末期，包含贾兹帝国在内的大陆各国所研究、创造，具有兽耳与尾巴等特征的“亚人”。
是在妇女怀孕时期就对胎儿施以魔法进行干涉和改造，以人工方式制作出的士兵。由于是用来当作战争的工具，身体能力比普通人还要优秀。
八英雄(八英雄)
杀死了“禁忌皇帝”阿图尔·贾兹的各国联合部队组成的贾兹帝国皇宫特攻队八名成员的尊称。
因为不明原因而让各国隐藏了他们的身份，成员也多半离群隐居、或在不知名的地方默默死去。
遗体(遺体)
被八英雄所分裂并各自带走的贾兹帝国皇帝的遗体的通称，嘉依卡们所要回收的目的物。蕴含着强大的魔力，以此当作机杖的能量来源可说是上上之选。
拉克语(ラーケ語)
灭亡的贾兹帝国使用的公用语。
铁血转化(鉄血転化)
亚裘拉村代代相传的奥义。本质上是一种对自己进行催眠的自我催眠术。
是将全身气脉给强制活性化，令自己的身体能力大幅上升，而让自己的技巧发挥到最大幅度的状态。
因为气脉的活性化，身上会出现类似刺青的红色图案，同时因为身体发出的能量造成空气中的折射，头发和眼睛在旁人看来都会变成红色的状态。
虽然能令身体能力大幅上升，但能使用的时间很短，大约只有数分钟。一旦超过使用时间就会对身体内部造成可能致死的破坏。
缺点则是神经的感觉也被大幅提高，一旦受伤出血量也会随之增加，所以此招是如同双刃剑般的存在。
发动后需要长时间的休息与补充营养来补充消耗的身体能量。
“这虽然是游戏，但可不是闹着玩的(これは、ゲームであっても、遊びではない)。” 2022年，大厂牌电子机械制造商“ARGUS”发表了-“NERvGear”-能连结虚拟世界的机器。完全且普及的虚拟现实终于能够实现。
艾恩葛朗特篇(アインクラッド，Aincrad)
第1部。小说版：第1・2卷、第8卷、进击篇(プログレッシブ);动画版：第1-14话(第1期)
桐人(桐谷和人)是使用NERvGear 游玩VRMMORPG“Sword Art Online”的玩家。很幸运的参与过封闭测试、并买下正式版的和人，在2022年11月6日与正式营运就马上“完全潜行Full Dive”的9999名玩家一起，享受着正式版的SAO世界。
但感动是短暂的，四小时多后，桐人发现封测时确实存在的登出指令竟然消失。认为只是系统暂时出错的桐人以及开始陷入混乱的所有玩家一起被传送到开始地点广场，但头上传来的不是等待许久的故障公告，而是自称是SAO游戏设计者“茅场晶彦”的人淡淡开始的死亡游戏说明：不能登出是游戏的正常现象，只有打倒位于“艾恩葛朗特顶楼第100层的Final Boss”——达成完全攻略——才是离开这个世界唯一的方法。并且，在游戏内Game Over或是尝试脱下NERvGear，玩家会立刻被NERvGear发出的高频率微波破坏脑部而死亡。
因为恐惧的影响，最初的一个月内死亡人数就突破了2000多人，然而玩家们终究习惯了这个真实存在的异世界。两年后的今日(2024年10月17日)，尚有6000多名玩家存活，最前线已推进到第74层，桐人在第74层中使出了二刀流，并打倒了头目-青眼恶魔。在第75层中，桐人发现血盟骑士团的团长-希兹克利夫就是最终Boss茅场晶彦...
进击篇(プログレッシブ)
第1部前传。小说版：《SAOP》第1～卷;动画版：第2话(第1期)
死亡游戏开始后的一个月(2022年12月2日)，在艾恩葛朗特当中已经有约二千名玩家死亡。谁都无法突破第1层而封测玩家与一般玩家陷入一直互不相让的时候，由自称骑士的玩家迪亚贝尔主导终于举行首次的头目攻略战。于是桐人(黑色剑士)在那场第1次头目攻略战会议场合中与帮忙的少女亚丝娜(未来的血盟骑士团副团长)变成组成二人组。但是迪亚贝尔因为在楼层头目的战斗中身故的结果，桐人为了平息封测玩家与一般玩家的对立而不得已被迫自封“封弊者”的恶名，失去形象的攻略玩家们也因为攻略方针的不同而彻底分裂为二个派别，更进一步从内部煽动派别对立对玩家们对战滥杀(PK)，也就是拟意图逾越杀人界线“煽动PK集团”的样子现象。尽管桐人与亚丝娜在攻略集团当中身受立场微妙，又私底下对立与煽动PK集团派别之间的暗潮汹涌居中协商而奔走的同时亦自行前往挑战攻略艾恩葛朗特。
妖精之舞篇(フェアリィ・ダンス，Fairy Dance)
第2部。小说版：第3・4卷;动画版：第15-25话(第1期)
经过桐人(桐谷和人)和希兹克利夫在艾恩葛朗特75层的死斗后，包括桐人在内的6000名SAO玩家，回到了现实世界。但包括明日奈在内，尚有300名玩家仍然昏迷不醒。SAO的营运公司也被明日奈父亲的公司收购。在2025年1月19日，和人探望仍在病床的明日奈时，遭到明日奈父亲的养子须乡伸之的鄙视挑衅。之后和人从在艾基尔那得到了亚丝娜可能被囚禁在另一款VRMMORPG“Alfheim Online”的情报。桐人为了解救亚丝娜而进入了该游戏，初到这异世界时，遇见了自己的表妹莉法(桐谷直叶)...
幽灵子弹篇(ファントム・バレット，Phantom Bullet)
第3部。小说版：第5・6卷;动画版：第1-14话、第14.5话(第2期)
桐人(桐谷和人)在莉法等人的帮助下、打破须乡伸之阴谋救出亚丝娜后的2025年12月。
菊冈诚二郎以半威胁半利诱的方式请和人协助调查发生在VR射击游戏“Gun Gale Online”内的奇异事件：“自称‘死枪(Death Gun)’的玩家拥有枪击游戏内角色而杀死现实玩家的能力。”
第一次进入这陌生的世界的桐人，首先须适应的是自己身体成了长发伪娘，而在一阵手忙脚乱之中，遇有着天蓝色短发的女孩伸出援手，与桐人联手挑战“死枪”……
圣剑Excalibur篇(アーリー・アンド・レイト，Calibur)
外传。小说版：第8卷;动画版：第15-17话(第2期)
在结束“死枪事件”后，桐人(桐谷和人)回到ALO进行游戏，来自GGO的新伙伴“诗乃”也在ALO 建立了新角色——猫妖族弓箭手后加入了桐人的队伍。2025年12月28日，一行人决定前往ALO的“幽兹海姆”，目标取得最稀有道具“圣剑Excalibur”的新冒险。本篇故事的神话设定取自《诗体埃达》(Poetic Edda)的《皇家手稿 - 索列姆之歌(英语：Þrymskviða)》(Thrym's Poem)。
圣母圣咏篇(マザーズ・ロザリオ，Mother's Rosario)
外传。小说版：第7卷;动画版：第18-24话(第2期)
“死枪事件”结束的数周后(2026年1月)。在某次ALO大型改版时，导入了崭新的“原创剑技”系统。而在ALO的艾恩葛朗特24层出现一名谜样女孩，她以自己前所未见的十一连击原创剑技作为赌注与别人进行决斗。击败了甚至包含未开启二刀流的桐人(桐谷和人)在内的60名玩家，而赢得“绝剑”的称号。
对此产生兴趣的亚丝娜开始寻找这位拥有比桐人更快反应速度的玩家。在亚丝娜与她对决后，这名女孩邀请亚丝娜加入自己的队伍，并拜托亚丝娜一件让亚丝娜意想不到的事情。同时意外的牵扯出这名女孩背后一连串的故事。
序列之争 (オーディナル・スケール，Ordinal Scale)
是原作川原砾依据《刀剑神域》小说为基础的全新作品，并以电影化方式制作。
2026年4月，划时代的新型AR(增强现实 )专用可穿戴式装置“Augma”，搭配《序列之争 》(Ordinal Scale，OS)开始贩售。
剧情主轴承接动画版第二季的时间序之后
主条目：刀剑神域：序列之争
Alicization 篇(アリシゼーション，Alicization)
第4部前半部分(人界篇)。小说版：第9～14卷;动画版：第1-24话(第3期第1部)
“死枪事件”结束的半年后(2026年6月)，桐人(桐谷和人)答应菊冈诚二郎去参加新款OLG的测试。没想到在打工空档时，在现实世界中竟遇上艾恩葛朗特时的杀人公会“微笑棺木”、也是“死枪”事件的余党前来复仇。在和人负伤送医后，从病房中消失。亚丝娜为了寻找和人，找上茅场晶彦的恋人——神代凛子寻求其协助。
Alicization Under World 大战篇(アリシゼーション アンダーワールド大戦，Alicization War of Under World)
第4部后半部分(大战篇)，简称“WoU”。小说版：第15～18卷;动画版：第1-话(第3期第2・3部)
桐人与将人界人民变成可怕武器的“公理教会”以及身为人界统治者系统管理者亚多米尼.史特蕾达的艰苦战斗结束的代价是尤吉欧过世与本身失去意志。与桐人并肩作战的“整合骑士”爱丽丝带着桐人远离卢利特村过着与世无争的生活。但是知情人界与暗之国的全面战争一触即发的爱丽丝带着桐人前往战场。另一方面在现实世界当中设置Under World的“海龟”设施因为神秘袭击者们而受到占领。亚丝娜携手桐人为营救苏醒的完全人工智能爱丽丝决定登入Under World。然后开始率领袭击者们取得人类灵魂的加百列也以暗神贝库达身份登入Under World并拟以侵略人界夺取爱丽丝，虽然这样拉大对抗爱丽丝们人界军战力落差之际因为亚丝娜以创世神史提西亚之姿降临参战而扭转。但是因为海外VRMMO玩家大量投入的策略使得双方陷入混乱，爱丽丝因为加百列趁火打劫不幸地被绑架而人界军与暗之国军暂时停战遂转向营救，在那里出现的是同样化身女神的莉法与诗乃，响应结衣的愿望而前来营救的克莱因们日本的VRMMO玩家们。再次陷入战况当中是这次身为加百列部属的瓦沙克是SAO最坏的杀人魔PoH率领全新的势力，对着亚丝娜们的身心穷追不舍。
Moon cradle 篇(ムーン・クレイドル，Moon Cradle)
第4部外传。小说版：第19・20卷
桐人与亚丝娜被困Under World 200年期间初期发生的故事。
在大战终结而成为一个Under World当中人界与暗之国的人们开始往来，成为人界方代表的桐人考虑到这种和平无法长久、应该避免争端而向Under World宣传着现实世界的先进技术。在那当中不幸再次发生不应该发生的杀人事件，在这事态之际桐人开始与成为见习整合骑士的学妹骑士罗妮耶共同搜查。
Unital Ring 篇(ユナイタル・リング，Unital Ring)
第5部。小说版：第21卷、第23～卷
桐人与亚丝娜从Under World回归现实世界一个半月之后(2026年9月)，虽然在现实世界获得身躯的爱丽丝面貌就在ALO小木屋中的桐人与亚丝娜们身旁，却不幸地突然遭到强制转移到谜一般的游戏“Unital Ring”。强制转移开启了来自超过数百种虚拟世界将近数十万玩家规模人数的残酷开放世界生存游戏的序幕。