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2011年10月宣布將由A-1
Pictures改編成動畫及遊戲的消息，於2012年7月起放映第一期電視動畫，並在隨後放映特別編動畫時宣布啟動第二期電視動畫項目，其後自2014年7月起放映。[4]2015年10月4日宣布製作動畫劇場版《刀劍神域劇場版：序列爭戰
》[5]，已於2017年2月18日於日本上映，臺灣則在2017年2月24日上映。2017年3月5日台灣代理木棉花宣布，動畫《刀劍神域劇場版：序列爭戰
》4Dx版本於2017年3月16日上映。2017年10月宣布第三期電視動畫製作[6]，於2018年10月6日開始播放。2019年3月30日放送完前半部（24集），後半部在2019年10月繼續放送。
2014年底起電擊文庫開始出版時雨澤惠一所撰的系列外傳《Sword Art Online刀劍神域外傳 Gun Gale Online》，中