Kazuto "Kirito" Kirigaya, un genio della programmazione, entra in una realtà virtuale interattiva con pluralità di giocatori (una realtà "massively multi-player online" o "MMO") denominata "Sword Art Online". Il problema sta nel fatto che, una volta entrati, se ne può uscire solo vincitori, completando il gioco, perché il game over equivale a morte certa del giocatore.

Hibiki Amami sarebbe una normale liceale se non fosse per una cosa: un sesto senso che le permette di vedere i fantasmi. Piuttosto che essere spaventato, Amami è più interessato a fare amicizia e aiutare le apparizioni. Questo spesso porta i suoi amici umani a testimoniare attività paranormali mentre i fantasmi cercano di aiutare Amami con le attività quotidiane. La maggior parte degli amici di Amami accetta che lei abbia un sesto senso, ma Narumi Inoue, una ragazza terrorizzata dal soprannaturale, si rifiuta di riconoscere che i fantasmi sono reali. Sebbene sia spaventata e testarda, Inoue va d'accordo con il resto dei suoi amici, che decidono di intraprendere la missione di Amami di aiutare i fantasmi come possono.