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 “historia de milagros y amor” gira en torno a Mitsuha y Taki. Mitsuha es una estudiante de secundaria que vive en un pueblo rural situado en las montañas. Su padre es el alcalde y no pasa mucho por casa, ella vive con su hermana pequeña estudiante de primaria y su abuela. Mitsuha tiene una personalidad honesta, pero a ella no le gustan las costumbres del santuario sintoísta de su familia, ni ella ni su padre participan en una campaña electoral. Ella se lamenta de que vive confinada en un pueblo rural y anhela el maravilloso estilo de vida de Tokio. Taki es un estudiante de secundaria que vive en el centro de Tokio. Él pasa su tiempo junto a sus amigos, trabajando a tiempo parcial en un restaurante italiano y está interesado en la arquitectura y las bellas artes. Un día, Mitsuha tiene un sueño en el que ella tiene el cuerpo de un hombre joven. Taki también tiene un sueño parecido y en el que él es una estudiante de secundaria en un pueblo en las montañas en él que nunca ha estado. ¿Cuál es el secreto de sus sueños?

Una historia de aprendizaje sobre un chico que fue separado de sus padres y se convierte en el discípulo del bakemono Kumametsu, que lo llamará Kyuuta.