Le protagoniste est le personnage contrôlé par le joueur. Il a le choix concernant le genre et et les attributs physiques. Il peut donc être customisé à tout moment dans les villes et endroits où les monstres n'apparraîsent pas. Ce sont des personnages propres au jeu. Contrairement au roman, l'histoire se focalise sur son point de vue. Le protagoniste féminin sera la partenaire du joueur, même si ce dernier a choisi le protagoniste féminin. Elle est customisable aussi et se bat avec le joueur tant qu'il ne forme pas d'équipe avec un ou plusieurs autres joueurs.
Les personnages assistants sont les personnages importants du roman. Ils sont considérés comme des personnages semi-principaux dans le jeu puisque ce n'est plus leur point de vue que l'histoire suit. Il est possible d'interagir avec eux pour qu'ils améliorent leurs compétences et deviennent plus forts. Ils peuvent vous accompagner durant certaines quêtes comme celles des évènements ou autres.
Kirito (Kazuto Kirigaya) est le héros de l'histoire dans le roman. C'est lui qui viendra à bout de Sword Art Online. Il reste cependant très lié au protagoniste et apparaît souvent durant les quêtes principales comme les quêtes de fin de palier et participe aux combats contre les boss. Il est rencontré au début du jeu, s'entraînant dans les plaines avec Klein et aidera le protagoniste au début de l'histoire. Il se bat à l'épée.
Asuna (Asuna Yuuki) est un personnage secondaire que l'on croise souvent avec Kirito. Elle est rencontrée à Tolbana pendant la réunion stratégique pour la conquête du premier palier. Par la suite, elle participera aux missions principales dans les donjons de fin de palier pour affronter les boss avec Kirito et les autres. Elle utilise une rapière pour se battre.
Silica (Ayano Keiko) est un personnage que l'on croise dans certains paliers. Elle joue souvent seule, hormis le fait qu'elle se batte avec Pina, son dragon. Elle est d'ailleurs appelée "l'éleveuse de dragon". On ne connaît aucun autre personnage possèdant un dragon dans l'Aincrad. Elle est aussi la plus jeune du groupe de personnages principaux. Elle se bat avec une dague ou une hache.
Sinon (Asada Shino) est un personnage qui ne participe pas à Sword Art Online dans le roman. Elle n'apparaît donc pas dans l'Aincrad durant le premier arc. Cependant, elle a été rajoutée dans le jeu avec d'autres personnages, comme Leafa ou Yuuki. Elle apparaît plus tard dans le jeu. Dans le roman, elle joue à Gun Gale Online et utilise Hécate, un des meilleurs snipers. Mais comme les armes à feu ne sont pas présentes dans ce jeu, elle utilise un arc, comme dans Alfheim Online.
Yuuki (Yuuki Konno) est un autre personnage n'ayant pas participé à Sword Art Online. Elle apparaît tard dans le roman (fin de la saison 2 dans l'animé) avec un arc qui lui est dédié. En dehors des mondes virtuels, elle est en phase terminale d'un cancer et donne donc tout ce qu'elle peut dans les mondes virtuels. Dans ce jeu, elle joue majoritairement seule, en dehors des quêtes, et son cancer n'est pas évoqué dans les dialogues. Elle se bat toujours avec une épée.
Lisbeth (Shinozaki Rika) est un personnage ayant participé à Sword Art Online dans le roman et l'animé. Cependant, elle ne participait pas aux combats contre les boss. Lisbeth est forgeronne et se contente de réparer les armes des protagonistes. C'est la meilleure amie d'Asuna. Dans ce jeu, elle participe à certaines quêtes et se bat avec une masse, comme dans le roman. 
Leafa (Suguha Kirigaya) est la cousine de Kirito. Elle n'a pas participé à Sword Art Online dans le roman et les détestait car son cousin était coincé dedans. C'est plus tard qu'elle cherchera à comprendre pourquoi il les aimait et jouera par la suite à Alfheim Online. Comme pour Yuuki, elle a été rajoutée dans SAO Integral Factor. Elle y recherche son cousin, qui lui ne sait pas qu'elle joue. On la rencontre très vite dans le jeu et participe à certaines quêtes de l'histoire principale. Elle se bat avec une épée.
Heathcliff (Akihiko Kayaba) est le dirigeant de la guilde de la Confrérie des Chevaliers du sang. C'est également le créateur du jeu Sword Art Online. Il est rencontré dès le début du jeu sous sa forme de Game Master. Son principal objectif et son rêve était d'avoir un château volant, mais après qu'il l'ai fait, il n'était pas tout à fait sûr de ce qu'était son rêve. Akihiko a commencé à travailler sur Sword Art Online avant sa troisième année à l'université. Il est supposé être le boss final du jeu, attendant l'affrontement final au 100ème palier
Lueur est un barde autoproclamé qui suit le joueur après le 7ème étage, par désir d'assister à ses exploits et de transmettre des histoires à tous. Il est le grand frère de Mater, mais elle ne le supporte pas et se montre beaucoup plus adulte que lui. Lueur lui-même n’est pas un combattant, mais il parvient tout de même à empêcher Silica d’être harcelée par une joueuse toxique. Il entre finalement dans un rôle de combat dans le donjon du palier 11 quand les héros manquent de main-d’œuvre pour repousser les monstres et sauver un joueur piégé.
Mater est une petite fille à laquelle le joueur se heurte à partir du cinquième étage. Elle est la petite soeur distante de Lueur et ne fait aucun effort pour lui cacher son dédain. En tant que joueur solo, elle est exceptionnellement forte. Bien qu'elle refuse généralement les demandes d'amis, elle fait une exception pour Koharu (protagoniste féminin accompagnant le joueur) en raison de sa gentillesse et pour que la fille plus âgée n'ait plus à s'inquiéter si elle est toujours en vie.
Sanya est une fille russe créée spécialement pour le jeu. Elle a les cheveux argentés et est en possession d'une lame démoniaque qui lui permet d'absorber les PV des monstres qu'elle tue. Son pouvoir lui a valu une réputation auprès des joueuses et elle est désormais connue sous le nom de "Silver Devil", le démon argenté. Elle est assez froide et impolie, parce qu'elle a été déçue par les autres personnes qui harcèlent au sujet de son arme puis qui répandent des rumeurs à son sujet. Cependant, elle reste finalement une bonne personne dans l'âme, mais même dans ce cas, elle préfère que les autres pensent qu'elle est hostile et glacée dans le cadre d'un acte qu'elle commet.