世界观故事发生在一个既不能确定时间也不能确定地点的未来主义世界。世界是由高度发达的网络(软件)和超级计算机(硬件)组成的,它们是现实的载体。人类本应从技术的繁荣和发展中受益,但由于一场灾难,他们失去了连接互联网的资格和能力(相当于公民身份)。
因为父母被调往了海外就职,不想跟着出去的相泽佑一(杉田智和 配音)寄宿到了阿姨水濑秋子和她女儿名雪家里。时隔七年,再次来到这个北国小镇的佑一本应有记忆点,可是真实的情况确是毫无记忆。在这个小镇,他邂逅了各色少女。
电视动画《梦幻之星Online 2》改编自世嘉游戏开发的同名网络游戏。2015年7月12日,在现场活动上发布了《PSO2》动画的消息。动画版的故事将完全原创,以不久的将来的地球为舞台,也可以说是PSO2玩家的故事。