La película tiene lugar tras los hechos acontecidos en la segunda temporada animada. Kirito, Asuna y sus amigos empiezan a jugar a un nuevo juego conocido como OS (Ordinal Scale) que, a diferencia de los juegos anteriores, utiliza un sistema de realidad aumentada llamado Augma. En este juego, los jugadores se clasifican de acuerdo a sus rangos por lo que los jugadores con rangos inferiores tienen grandes desventajas. Sin embargo, Kirito y sus amigos descubren que algo va mal cuando se encuentran con monstruos de Aincrad.

La serie se centra en Komoyi Araragi, un estudiante de tercer año de secundaria, quien trata de vivir su vida normal de nuevo tras haber sido un vampiro. Un día, una compañera de clase llamada Hitagi Senj?gahara,(quien tiene la fama de no hablar con nadie), se cae de las escaleras y aterriza en los brazos de Araragi El se percata de que Hitagi pesa muy poco para su estatura. Tras una charla con ella, Komoyi le ofrece su ayuda y le presenta a Meme Oshino, un hombre de mediana edad quien ayudo a nuestro protagonista a volver a ser humano. A lo largo de la serie Araragi comienza a conocer casos de otras personas que han tenido encuentros paranormales como los de el y decide ayudarles (curiosamente son puras chicas).