Accel World: Haruyuki Arita adalah seorang siswa sekolah menengah yang kelebihan berat badan dan diintimidasi yang menemukan hiburan dalam bermain game online. Tapi hidupnya berubah drastis suatu hari, ketika dia menemukan bahwa semua nilai tertingginya telah dilampaui oleh Kuroyukihime, wakil ketua OSIS yang populer. Dia kemudian mengundangnya ke ruang siswa dan memperkenalkan dia ke “Brain Burst,” sebuah program yang memungkinkan pengguna untuk mempercepat gelombang otak mereka ke titik di mana waktu seolah berhenti. Brain Burst juga berfungsi sebagai game pertarungan augmented reality, dan untuk mempercepat perolehan poin, pengguna harus memenangkan duel melawan pemain lain. Namun, jika pengguna kehilangan semua poinnya, mereka juga akan kehilangan akses ke Brain Burst selamanya.
Kuroyukihime menjelaskan bahwa dia memilih untuk menunjukkan program tersebut kepada Haruyuki karena dia membutuhkan bantuannya. Dia ingin bertemu dengan pencipta Brain Burst dan mengungkap alasan mengapa hal itu diciptakan, tapi itu lebih mudah diucapkan daripada dilakukan; untuk melakukannya, dia harus mengalahkan “Enam Raja Warna Murni”, pemimpin faksi kuat dalam game, dan mencapai level 10, level tertinggi yang bisa dicapai. Setelah gadis itu membantu Haruyuki mengatasi para penindas yang menyiksanya, dia bersumpah untuk membantunya mewujudkan tujuannya, dan dimulailah perjuangan keduanya untuk mencapai puncak.
