本作重在動作，而非角色扮演。本作是首部可使用主角桐人以外角色的《刀劍神域》遊戲，共有19個角色，其中兩個由可下載內容追加。此外，玩家可用自創角色遊玩故事模式。無論使用哪個角色，劇情體驗都如桐人。每個角色都可使用三種武器，如桐人可雙手持劍，也可持單手劍、雙手劍，武器可訓練技能，解鎖新能力。
玩家可選兩個角色組成三人隊伍戰鬥。有地面戰和空戰，空戰中玩家可自由飛行，不過地下城除外，劇情早期受高度限制。自動攻擊無需玩家命令，可在足夠近的距離內由隊友自動發動，飛行時禁用。戰鬥時，玩家可爲隊友分配魔法和攻擊技能。咒語取決於角色的種族，如火精靈使用火系魔法，風精靈使用風系魔法。玩家分配施魔法的隊友不會成爲敵人的目標。聯合度充滿後，可切換攻擊，讓一個角色先攻擊，然後另一角色立即攻擊第二次。
本作可多人參與玩家對戰。還可以使用在線功能，至多16名玩家聚於大廳，分爲四人小組，以完成任務，如與單人模式頭目的增強版戰鬥。四人小組也可參加四對四玩家對戰。
