Sinopsis:

En el año 2046, Neuro-sincronización, un sistema de tecnología que permite a los humanos manipular sus cinco sentidos en un entorno de realidad aumentada, se ha generalizado de modo que la gente puede acceder a Internet y también entrar en mundos virtuales. Haruyuki "Haru" Arita es un chico bajito, gordo, que debido a la intimidación constante, tiene baja autoestima. Para escapar del tormento de la vida real, se registra en la red de la escuela del mundo virtual donde se juega a un juego llamado "Squash" él solo; obteniendo la puntuación más alta.

Un día Haru atrae la atención de la vicepresidenta del Consejo de Estudiantes Kuroyukihime que le ofrece "Brain Burst", un programa secreto que permite a una persona hacer que el tiempo se detenga en su entorno por "acelerar" sus ondas cerebrales en el mundo real. Desafortunadamente, hay un límite de cuántas veces una persona puede acelerarse debido a los Burst Points que se consumen en cada aceleración y la manera principal para conseguir más puntos es luchar y derrotar a otros usuarios de Brain Burst llamados Burst Linkers, en un mundo de realidad virtual masivo en línea del programa (MMORPG). Sin embargo, si un usuario pierde, algunos de sus puntos se perderán, si gana, el usuario gana más puntos. Si un usuario pierde todos sus puntos, el programa se desinstala y bloquea todos los intentos de re-instalación, por lo que elimina de forma permanente la capacidad del usuario para acelerarse.

Kuroyukihime quiere la ayuda de Haru, porque desea llegar a nivel 10 y conocer a el creador del Brain Burst; para conocer su verdadero propósito. Pero para hacer eso, tiene que derrotar a otros seis usuarios de nivel 9. Aquellos que alcanzaron el nivel 9 se denominan "Los siete reyes de Color Puro", los líderes de las seis legiones más poderosas del mundo Accel World. Haru se compromete a ayudar a Kuroyukihime no sólo para pagarle por su generosidad, también para superar sus debilidades.

Un dato interesante a tomar en cuenta es que esto sucede unos 20 años después de Sword Art Online, al ser del mismo autor, y por tener como referencia la mención del NerveGear, utilizado durante dicha serie como casco de entrada a una realidad virtual. Es en el capítulo 22 en donde se ve a Haruyuki investigando sobre como derrotar a un enemigo y como realiza las entradas a esa realidad sin tener encima ningún dispositivo para activar el Burst Brain.