2022年，人類實現了現實世界和假想空間的融合，電子制造商開發了名為《刀劍神域（SwordArtOnline）》的在線電子游戲。SAO甫一面世便大受好評，限量一萬份的名額在發售當天的短時間內便被搶購一空。通過聯網，玩家可以身臨其境進入充滿想象力和異域風情的游戲世界——浮游城市艾恩葛朗特。玩家在這里可以生活、練武、升級、經商、探險，與真實世界別無二致，卻擁有無上的樂趣。曾是少數封測玩家的桐人（松岡禎丞配音）也是這一萬名幸運者中的一員。最初的興奮過后，玩家們卻發現根本無法順利登出游戲，更為恐怖的是，一旦玩家的
炎炎夏日，為了找到所向披靡的獨角仙，大雄（大原めぐみ配音）痛哭流涕，對哆拉A夢（水田わさび配音）軟磨硬泡。無奈之下，哆拉A夢和哆拉美（千秋配音）拿出時光圈，幫大雄在500年前的新西蘭尋找獨角仙，誰知卻意外抓到了早已滅絕的恐鳥。為了不至于讓恐鳥走向滅亡，他們決定將其送往奇跡之島。奇跡之島是由未來的科學家開發的專門用來收留、保護、研究滅絕動物的小島，傳說島上有一只黃金獨角仙，它可為當地的生物注入生命的力量。一波三折，大雄和小伙伴們來到了這里，并且結識了和大雄極其相像的神秘少年達凱（野沢雅子配音）以及善良的洛科
本片以湘南的江之島為舞臺，圍繞島上四個少年真田雪、春、宇佐美夏樹、阿基拉·安格魯卡魯·山田展開。高中生真田雪（逢坂良太配音）是個轉校生，他不善于與人交往，還經常會因為緊張而露出可怕的表情。春（入野自由配音），自稱是從宇宙來地球釣魚的外星人，他不僅擅自住在雪家，還邀請雪釣魚。沒有一個朋友的雪，因為春的出現而參加到釣魚這項活動中。隨后他們又結識了在江之島土生土長的、有超強釣魚技術的"釣魚王子"——宇佐美夏樹（內山昂輝配音），還認識了神秘轉校生、印度人阿基拉·