1999年春，一名少女因憧憬可爱的女仆而来到秋叶原。女仆咖啡厅“尽猪尽美”(通称“猪小店”)，今天也“噗噗”地营业中。一起进店的新人女仆是个破天荒小姐，风风火火，十分着急。受欢迎女仆、调教师、秋叶外生命体也将出现，红色球棒一挥到底。这是向所有主人和大小姐送上的，使出浑身解数的女仆工作奋斗记。
各式各样的女仆咖啡厅林立在大街小巷。但她们的可爱甜美的外表下却有着如同黑社会般激烈的业界斗争，非法活动和暴力事件不时发生。怀揣成为女仆梦想的少女和平奈古美来到当地的“尽猪尽美”咖啡厅工作，也因此被卷入这场萌之战争中。
1985年，一位年长的女仆在秋叶原遭到敌对的同业女仆枪杀。到了1999年，秋叶原街上女仆咖啡厅林立且竞争激烈，17岁的和平奈古美来到东京，和35岁的万年岚子一起成为以猪圈为主题的女仆咖啡厅“尽猪尽美”的新人女仆，尽管她充满热情，但因缺乏经验而给其他女仆造成麻烦。突然某位冷酷的御宅族出现，向店长收取组织“野兽乐园集团”的保护费，挤不出保护费的店长派奈古美送信到竞争对手“剪剪手月兔”店里，而岚子也随她前往。两人吃过楼下的拉面后抵达剪剪手月兔，并发现这封信实际上是战帖，岚子用她从拉面师傅大将(配音：小山刚志)那里取得的枪射杀剪剪手月兔的当家女仆(配音：竹达彩奈)，并在和奈古美逃跑时将馀下女仆尽数枪杀。两人回到尽猪尽美，内心受创的奈古美打算逃离这个凶险之地，但岚子锁上卧室的门，表示两人是室友，让奈古美无处可逃。
对火拼馀悸犹存的奈古美在发传单时显得心不在焉，她结识了“侵略咖啡坏坏萌”的女仆涅芦拉(配音：石见舞菜香)，正当她被对方激励、试图继续工作时，店里却面存亡危机。原来店长为了缴交保护费而将店面抵押给地下钱庄，并在债主建议下拿借款到赌场试图翻盘。在输个精光后，店长带著众人拿店内的营业额回到赌场做最后一搏，众人接连输光筹码，身为最后希望的梦千尽管识破荷官(配音：小松未可子)的作弊手段，却依然落败。地下钱庄兼赌场老板(配音：斧笃志)出面准备将她们卖掉，却遭岚子一枪击毙，就此引发枪战，最后岚子把赌场炸毁，使欠款一笔勾销。
公仔商人木岛(配音：真殿光昭)向秋叶原的平(配音：生天目仁美)小姐推销罕见的动画公仔赝品，与此同时，野兽乐园集团决定派岚子到平名下的搏击场打假拳，然而岚子却不懂得放水，平一气之下枪杀木岛。为保全性命，店长发誓会让岚子打进决赛并在最后一回合放水。岚子在决赛对上平的部下，来自俄罗斯的卓娅，她彻底防守了11个回合，但当卓娅因为认为岚子不可爱而污辱她不是真正的女仆时，她决心反击并在第12回合击败卓娅。在平报复之前，木岛的手下找到岚子留下的便条，并得知木岛被平杀害，平被木岛的手下打死。次日，卓娅成了尽猪尽美的新女仆。
野兽乐园集团派调教师佐野(配音：小林优)到尽猪尽美训练女仆，同时将店长和御徒町开除，通过测验的条件是每人达到十万元业绩。起初严格的训练让女仆们吃不消，在佐野以身作则并晓以大义后，女仆们明白自己必须为组织效忠，依然受不了训练的尾尾本想彻夜逃跑，但她还是重回训练并达成业绩。虽然全店女仆达成目标，但风气令客人感到害怕，尾尾便找回店长，使店内风气故态复萌，并宣称成为女仆是为了苦中作乐。佐野发现自己调教失败后落荒而逃。
为了增加店面收入，奈古美采纳涅芦拉的建议，举办岚子的36岁生日活动以招揽客人，然而她和岚子到同盟店家“羊羊女仆”寻求协助时，却遭该店同时举行生日活动的头牌女仆薰子(配音：小仓唯)嘲讽，还被投入番茄汁池中濒临溺死。所幸尽猪尽美的其他女仆及时赶到，摧毁羊羊女仆后将两人救出，并拿走店内当日所有营收。虽然错过活动，但尽猪尽美还是为岚子举办了生日会。
武斗派女仆爱美(配音：内藤千晶)出狱后，为了替剪剪手月兔报仇，以暴力胁迫自己所属的女仆星人集团向野兽乐园集团宣战。两大集团可能开战的消息传出后，分属两方阵营的奈古美和涅芦拉不想为敌，两人便义结金兰。涅芦拉暗中提供情报，令尽猪尽美做好准备，爱美发现有内鬼后决议暂缓开战并清理门户。涅芦拉知道自己身陷绝境后四处逃亡，但她却被爱美拦截，在决斗中落败而死，并在死前希望奈古美能坚持自己的女仆之道。
“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。
2016年，28岁的桥场恭也因为担任制作人的游戏公司破产而心灰意冷的返回老家，并在回程巴士途中看到Niconico动画上当红优秀创作者作品感慨的同时，发觉这些人与自己是同龄人。
桥场恭也回到老家后，发现不知何种原因自己竟意外回到了十年前的2006年，为了不再重蹈覆彻，他决定选择不同于前一段记忆的种种经历，前往艺术大学就读。
剧情：我是桥场恭也，一个前途黯淡的游戏总监。因公司破产、企划夭折而回到故乡老家。因为不想再看明星创作者们的亮眼表现，闷闷不乐地睡着之后再醒来，发现自己穿越时空回到十年前的大学刚入学时代!?考上了原本应该落榜的大学，迎接向往的艺大生活，甚至还过着男女四人一起分租的同居生活，玫瑰色的每一天就此展开!