第1部。収録巻：第1・2巻（黒の剣士/心の温度/朝露の少女/赤鼻のトナカイ）、第8巻（圏内事件/はじまりの日)
プログレッシブ
2022年、ユーザーによるベータテストを経て、世界初のVRMMORPG「ソードアート・オンライン」（SAO）の正式サービスが開始され、約1万人のユーザーは完全なる仮想空間を謳歌していた。
しかし、ゲームマスターにしてSAO開発者である天才プログラマー、茅場晶彦がプレイヤー達の前に現れ、SAOからの自発的ログアウトは不可能であること、SAOの舞台「浮遊城アインクラッド」の最上部第100層のボスを倒してゲームをクリアすることだけがこの世界から脱出する唯一の方法であること、そしてこの世界で死亡した場合は、現実世界のプレイヤー自身が本当に死亡するということを宣言した。
プレイヤーの一人である少年キリトは、絶望的なデスゲームをクリアすべく、戦う決意をして旅立つ。それから一か月が経過し、約2000人ものプレイヤーが死亡し、ベータテスト経験者たちでさえ第1層を突破できずにいた。しかし、キリトがボスの技を見切り、第1層をクリアする。しかし、ベータテスト経験者ならなぜ教えなかったのかとベータテスト経験者たちへの非難が膨れあがり、その非難を自分一人に向けるため、チート紛いなベータテスト経験者『ビーター』の汚名を自ら名乗り、ひたすら最前線で戦うキリトは、同じく攻略組として戦い続ける少女アスナと出会い、互いに心を通わせてゆく。
第2部。収録巻：第3・4巻
SAOがクリアされて約2か月が経過した2025年1月。現実世界への帰還を果たしたキリトこと桐ヶ谷和人だったが、SAOで心を通わせた少女アスナこと結城明日奈は帰還することなく眠りつづけていた。同様に、300人ものSAOプレイヤーが意識を失ったまま眠り続けており、初期化されるはずのSAOサーバーも不可解な稼動を続けているという。
明日奈が病院のベッドで眠り続けることを利用し、SAOサーバーの維持管理を担当している須郷伸之は、強引に明日奈との結婚を推し進めようとする。自らの無力感に苛まれる中で和人は、妖精たちのファンタジー世界を舞台としたハイスペックVRMMORPG「アルヴヘイム・オンライン」（ALO）の中で、アスナらしき人物が目撃されたという情報を得る。
真実を確かめるために再び仮想世界へダイブした和人は、かつてSAOで共に暮らした「娘」のユイや、ALOへのダイブ直後に出会った剣士のリーファと共に、ALOの中心「世界樹」を目指す。
第3部。収録巻：第5・6巻
SAOがクリアされて1年後の2025年12月。戦いの果てに明日奈を助け出した和人は、かつての仲間たちと共にALOの世界を生きていた。そんなある日、和人はSAO事件で顔見知りとなった菊岡誠二郎から、銃撃戦が繰り広げられる銃器世界「ガンゲイル・オンライン」（GGO）に出没した謎のプレイヤー、「死銃（デス・ガン）」が関わるとされる連続変死事件の調査を依頼される。
真相を究明するべくGGOへダイブした和人は、ログイン直後に知り合った少女・シノンからGGOの世界についてのレクチャーを受けつつ、「死銃」との接触を図るべく最強のガンナーを決める大会バレット・オブ・バレッツ（BoB）へとエントリーすることになる。これまでと全く勝手の違う銃器世界での戦いに苦戦するキリトだったが、持ち前の剣技と反射神経、センスを駆使しながら戦いを勝ち抜いていく。
やがて一連の事件の真実に迫る中、キリトはかつての忌まわしき因縁と対峙することになる。
外伝。収録巻：第7巻
「死銃事件」から数週間後の2026年1月。アスナはリズベットたちから「絶剣」と呼ばれる凄腕の剣士がALOに現れたことを聞く。その剣士は自らの「オリジナル・ソードスキル」を賭け、1対1の「デュエル」の相手を募集しているらしい。キリトすら破ったその腕に興味を持ったアスナは、自分も「絶剣」に勝負を挑む。
交流の末、「絶剣」ことユウキと親しくなったアスナは彼女がリーダーを務めるギルド「スリーピング・ナイツ」を紹介され、他のメンバーとも打ち解けていく。だが、ユウキにはある哀しい秘密が隠されていた。
第4部。収録巻：第9～14巻
GGOで起きた「死銃事件」から半年が経った2026年6月。和人は菊岡からの紹介で、謎多きベンチャー企業「ラース」の開発した次世代フルダイブ実験機「ソウル・トランスレーター」のテストダイバーのアルバイトを行っていた。ある日、和人は「ダイシー・カフェ」での談笑の帰りに、「死銃事件」の実行犯最後の1人の襲撃を受け、薬剤注射による昏睡状態に陥ってしまう。
次に和人が目を覚ました時、眼前には現実世界と遜色ないクオリティを持ち、人間同然の豊かな感性を持つNPC達が住まう仮想世界「アンダーワールド」（UW）が広がっていた。ログアウト不可という旧SAOと同じ状況に陥る中、キリトは現実世界への道を求め、親しくなった少年・ユージオと共に世界の中心「セントラル・カセドラル」を目指すことになる。
一方、現実世界の和人は搬送先の病院から昏睡状態のまま連れ出され、行方不明になっていた。明日奈たちは和人の行方の手がかりを求め、藁をも掴む思いで茅場の恋人だった神代凛子にコンタクトを取り、「ラース」に潜入する。そこで菊岡の口から明かされたのは、UWの根幹にある人工知能開発計画「プロジェクト・アリシゼーション」だった。
第4部新章。収録巻：第15～18巻
人界の民を恐るべき兵器に変えようとしていた「セントラル・カセドラル」の支配者アドミニストレータとの戦いにからくも勝利したキリトであったが、その代償はユージオの死と自身の精神喪失であった。キリトと共闘した整合騎士の1人アリスは彼を連れ、ルーリッドの村はずれでひっそりと暮らしていた。しかし、人界とダークテリトリーの全面戦争が近いことを知ったアリスはキリトを連れ戦場へと向かう。
現実世界ではUWが存在するオーシャンタートルが謎の襲撃者達によって占拠されていた。明日奈はキリトと完全な人工知能となったアリスを救うため、アンダーワールドへのログインを決意する。そして襲撃者のリーダーであり人間の魂を求める男ガブリエルもまた、闇の皇帝ベクタとしてUWへとログインし、アリスを奪うべく人界へと侵攻を始める。
これに対抗するアリスら人界軍は戦力差に押されるが、女神ステイシアとして降り立ったアスナの参戦により持ち直す。しかし、外国のVRMMOプレイヤーを大量投入するという策に両軍は混乱させられ、ガブリエルはその隙を突いてアリスを拉致してしまう。人界軍とダークテリトリー軍は一時休戦してこれに対処するも次第に追い込まれていく。そこに現れたのは、同じく女神と化したリーファとシノン、ユイの願いに応じ救援に駆けつけたクラインたち日本のVRMMOプレイヤーたちだった。再び戦況が覆る中、今度はガブリエルの部下であるヴァサゴ、またの名をSAO最悪の殺人鬼・PoHが新たな戦力を率いてアスナたちを心身ともに追い詰めていく。
第4部外伝。収録巻：第19巻～
大戦が終結し1つになったUWでは人界と暗黒界の人々が交流を始めていた。そんな中、UWではもう起こるはずがない殺人事件が発生。事態収拾のため、人界代表のキリトは後輩のロニエと共に暗黒界総司令のイスカーンのもとへ向かう。
キリトとイスカーンの会合の夜、敵がイスカーンの愛娘・リーゼッタを拉致し、キリトの公開処刑を要求してきた。キリト達は敵を発見。ロニエの活躍もあり、リーゼッタの命は守られた。
劇場アニメ作品。
2026年4月。「ナーヴギア」をその後継VRマシン「アミュスフィア」がとってかわったかのように、AR（拡張現実）マシン「オーグマー」という次世代ウェアラブル・マルチデバイスが発売された。「オーグマー」は覚醒状態で使用することができる安全性とその利便性から瞬く間にユーザーを増やし、ARアイドル・ユナの存在と「オーグマー」専用のARMMO RPG「オーディナル・スケール（OS）」もその人気を後押ししていた。
キリトの仲間たちも「オーグマー」を日常にゲームに大いに活用しOSにも参戦する中、当のキリト本人はこの新しい機器に乗り気ではなく、OSもあまりプレイしてはいなかった。
そんな中、OSに旧SAOのボスモンスターが現れるという噂が流れ始める。アスナに連れられてOSをプレイしたキリトが眼にしたものは旧アインクラッド第10層のボスモンスター「カガチ・ザ・サムライロード」。現実世界を舞台に、多くのSAO帰還者たちを巻き込んだ悲しき陰謀が幕を開ける。
