L’histoire est centrée sur trois amis, camarades de classe : Sakuya, Tobias et Mary. Ces trois personnages sont aussi joueurs d’un MMORPG qui s’intitule The World R : X, créé par la société Cyberconnect Corporation. Durant l’une de leurs parties, ils aperçoivent une guilde de joueurs tentant de vaincre le boss, The One Sin, et, par accident, activent un piège qui tue une grande partie des membres de la guilde. Ils deviennent alors recherchés dans le monde virtuel. Pendant ce temps, un mystérieux chat surveille leurs moindres faits et gestes. Ordre chronologique des différents animes du Projet .Hack., du plus ancien au plus récent : Sign / Liminality / Legend of Twilight / Roots / Quantum / Terminal Disk / Sekai no Mukou ni.