故事讲述的是在未来，人类成功研发了立体感应技术。人类得以真实的体验游戏。然而，开发出这项技术的天才茅场晶彦通过公司(sao)发行了一款限量版游戏——swordland刀剑神域。主角桐谷和人(桐人)身为游戏的内侧玩家也拿到了限量版。进入游戏不久，玩家们发现退出游戏的按键消失了。这10000名玩家这才发现这是茅场晶彦为了测试人的意志所计划的实验。玩家们只有通关了这个rpg游戏才能回到现实。但是游戏中的复活设定被更改了，当角色死亡后不会复活，现实中的机器会向脑部发射一种将大脑神经破坏的电波。桐人为了能在这个世界生存下去，开始了刀剑神域的旅程。
游戏中，生活不容易。由于桐人是游戏的内测玩家，在游戏还没发行之前他就已经熟悉了这个世界。在这个残酷世界里，很多玩家对内测者抱有强烈的敌意。桐人因此成为了独行玩家。为了通关这个游戏，桐人一直都是孤身一人在前线攻略。尽管很多人都敌视他，但他从来没有拒绝过任何人的求助。当他难得交到的朋友在他眼前无情的被怪物杀死，那一声撕心裂肺的呐喊。他便发誓绝不会让任何人再在他面前死去，因为他不想再失去任何人了。当圣诞节的夜晚，传闻有只boss会掉落可以将人复活的道具时，他毅然冒着大雪前往森林寻找。然而他历经艰难得到的却是只能复活10分钟之内死去的人的道具。桐人把它交给一位朋友：“如果有人在你面前死了，就用这个救活他。”然后消失在大雪中。
游戏中，也有温馨的时刻。桐人和结城明日奈(亚丝娜)的初次见面是在攻略第一个boss时，两人合力才顺利通过。当桐人被大家指认为内测玩家时。桐人认为只要他走了，大家就能团结起来一起攻略。而亚丝娜却极力挽留他，离别时桐人对她说：“如果将来有个值得信任的人邀请你，你就答应吧，你要好好活下去。”第二次见面时，亚丝娜已经成为了最强公会的副会长。由于工作太累了，亚丝娜倒在草地上睡着了。而桐人一直守在她身边一直等到她醒来。为了让亚丝娜可以不用那么辛苦，桐人接收了最强公会的会长的挑战。经过一番苦战，桐人还是输了，他也被迫加入了公会。尽管如此，两人还是如愿以偿得到了短暂的假期。