舞台是近未来的日本，过着普通高中生生活的才贺淳贵听闻10年前便下落不明的父亲的遗体在岩手县黑神山的遗迹中被发现，便急忙赶赴那里。然而才贺在遗迹中却看到了不可思议的幻觉。他的手腕上出现了一个金色的腕轮，上面刻着神代文字“使用者 REIDEEN”。与此同时，巨大的陨石从空中落下、湖中出现了巨大的机器人……
在艾伦他们居住的帕拉迪岛之外，还存在一个其他人类居住的世界。当中一个国家「玛雷」与其他各国爆发战争。陷入苦战之际，他们决定要攻进帕拉迪岛，把「始祖的巨人」抢过来。在这里又看到另一群孩子们拼命求生存的身影……
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。
故事发生在以音乐为中心、次文化兴盛的涩谷，与能映射出人们内心“真正的心愿”的「世界」中。某天，一直用音乐给人们带去力量的虚拟歌手初音未来，发现自己的歌声无论怎样都无法传达出去……而一群在「世界」中追寻音乐梦想的少年少女们与初音未来相遇，共同寻找着可以让初音未来“将歌声传达出去”的方法。
事情发生的非常突然，‘五连者’的世界，‘兽连者’的世界，‘煌辉者’的世界......，所有超级战队的世界，以及‘机界机器人（キカイノイド）’的世界‘机械托比亚（キカイトビア）’，通通遭到‘机械托比亚王朝托吉铁克（キカイトピア王朝トジテンド）’使用‘封闭齿轮（トジルギア）’一一收入囊中。 仅剩余最后的平行世界，但因意外导致‘机械托比亚’与‘这个世界’产生融合，经过1个月后，‘机械托比亚王朝托吉铁克’迟迟无法将这个世界收入囊中，所以决定改用侵略的方式占领，而与人类所在世界融合的‘机界机器人’遇到1名人类‘五色田介人’，共同合作阻挡‘机械托比亚王朝托吉铁克’的侵略。 ‘五色田介人’使用双亲制作的秘密道具‘齿轮机关枪（ギアトリンガー）’和双亲所发现的平行时空里的超级战队，利用各超级战队的力量所制作出的‘战队齿轮（センタイギア）’进行战斗。 充满正义之心的1名‘人类’与4名‘机界机器人’变身成‘全界者’一同对抗‘机械托比亚王朝托吉铁克’，前所未有的超级战队就此拉开序幕。
