在一片未知大陆上，有一座名为9号卫星城的城市，城中螺丝厂的螺丝扶正工芮梨在日复一日的枯燥工作中，逐步察觉到了这座城市的不真实。在神秘角色“Anull”的帮助下，芮梨获得了“换装”的超能力，并化身怪盗“天狼星”，为逃离这里秘密行动着。当世界的真相终于展现在自己眼前时，芮梨才发现，她真正的战斗才刚刚开始……
小魔仙夏乐彤、颜可可、白尹玥带着她们的穿梭精灵伙伴，布丁、咪噜和鹿比，守护着灵春之庭、幻夏之屿和暖秋之苑。来自凛冬之崖的守护者司齐，在夜落的蒙蔽和蛊惑下，帮助他突破了冰墙封印。恢复自由的夜落为了获取强大的自然能量，抢夺蝶梦星，企图让黑暗笼罩四季。悔恨不已的司齐为了对抗夜落，加入小魔仙，并进入星缘中学学习知识。开阔了眼界的他，逐渐发现自然的奥妙，汇聚了属于自己的蝶梦星。在这个过程中，他和小魔仙彼此包容，共同对抗夜落，建立了新的羁绊。四季循环，生生不息，最终，她们凭借强大的意志，和守护四季的信念，集齐十二颗蝶梦星，用四季的自然能量，打败夜落，化解了黑暗危机。
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。
