大都市梅陀宝丽斯，被称之为本时代进步象征的超级摩天大厦正在举行落成典礼。手握本市实权的RED先生（石田太郎 配音）台上演讲正酣，台下一名黑衣青年男子ROCK（冈田浩晖 配音）却在警备重重下公然拔枪杀人，群众一阵哗然骚乱。目睹此事的日本侦探伴俊作，携外甥剑一（小林桂 配音），开始进行全市的追凶调查。但是ROCK被判明只是射杀了机器人，凶手若无其事的离去了。 　　梅陀宝丽斯由先进的地上部分和颓败的地下部分构成二重结构的都市体系，在这个城市生存的人类中间，有从高度发达的机器人世界中受益，享受文明技术优越性的人，也有反之被机器人夺走工作无以糊口的人，还有要求让机器人同样享有人权自由的群众团体。随着调查的深入，实施的真相渐渐浮出水面，机器人和人类最终是一起平等生存，还是一起毁灭…… 　　本片改编自手冢治虫出版于1949年的同名漫画。

公元1999年，面临人口,资源,环境各方面危机的人类社会终于为携手开创新时代而实现统一，成立地球联邦政府，并发表人类宇宙移民计划。之后为了保证地球圈的安定与和平，2009年，地球联邦军正式建立。2045年，第1号太空殖民卫星开始动工建造，之后陆续又建起许多殖民卫星，并根据宙域将其划分为SIDE1至SIDE7七个区域。当人类开始向最初的卫星移民时，人类历史便进入了宇宙世纪，纪元亦改为宇宙世纪(简称U.C)0001年，那一年地球总人口已突破90亿大关。U.C.0027年，第一座月面永久型都市“冯·布拉文”完工，此后至0040年为止，实现了总人口的40％(约50亿人)向宇宙的移民。0045年，小行星尤诺进入月球轨道并开始周期性稳定运行，后称为路纳Ⅱ(LUNAR2)。0050年，人类总人口已达110亿，其中90亿为宇宙移民。然而，地球联邦政府并未制定确保宇宙移民权利的有力政策，仍然以地球为中心，加上联邦内官僚主义风气日盛，使宇宙移民的不满情绪上涨…

2022年，人类实现了现实世界和假想空间的融合，电子制造商开发了名为《刀剑神域（Sword Art Online）》的在线电子游戏。SAO甫一面世便大受好评，限量一万份的名额在发售当天的短时间内便被抢购一空。通过联网，玩家可以身临其境进入充满想象力和异域风情的游戏世界——浮游城市艾恩葛朗特。玩家在这里可以生活、练武、升级、经商、探险，与真实世界别无二致，却拥有无上的乐趣。曾是少数封测玩家的桐人（松冈祯丞 配音）也是这一万名幸运者中的一员。最初的兴奋过后，玩家们却发现根本无法顺利登出游戏，更为恐怖的是，一旦玩家的HP归零，现实世界中他们的肉体也将死亡。他们被SAO的开发者茅场晶彦（山寺宏一 配音）困在游戏中，顺利逃脱的方法似乎只有一个，那就是完成困难重重的攻略任务…… 本片根据川原砾的轻小说改编。

花园花铃（中原麻衣 配音）拥有着悲惨的身世，在她尚且没有记忆的时候，父母就过世了。之后，叔母收留了无处可去的花铃。花铃虽然个性善良而又温柔，脑袋却有些笨笨的，无论是成绩也好运动也好人际交往也好，她都慢别人一步，因此常常遭到叔母的责骂。花铃唯一的好朋友是她的宠物猫小西，然而有一天，小西也离她而去。　　一次偶然中，花铃发现了母亲留下来的一枚戒指，这枚戒指拥有神奇的法力，能够让花铃变身成为魔法少女。之后，花铃又遇见了九条姬香（下屋则子 配音）和九条和音（泽城美雪 配音），他们也拥有着各自的戒指。

故事发生在遥远未来的浩瀚宇宙中，银河帝国与从帝国中分裂开来的自由行星同盟是存在于其中的两大势力，他们相互为敌，之间不断发生着残酷的战争。联结着帝国和同盟的，是两条著名的回廊——“费杀回廊”和“伊谢尔伦回廊”，而在费沙回廊中，存在这一个特殊的国家——“费沙自治领”，这个看似弱小的国家以它的方式在动荡的局势中独善其身，成为了不可小觑的又一股势力。　　长久以来，在三股势力之间维持着微妙的平衡，而帝国的莱因哈特·冯·罗严克拉姆（堀川亮 配音）与同盟的杨威利（富山敬 配音）的出现预示着平衡的终结，历史的车轮就此开始转动。