动画电影《夏日大作战》主要描述一名胆小的高二数学天才小矶健二在学姐筱原夏希的拜托之下，假扮成学姐的男朋友，与她一同前往家乡庆祝曾祖母的90岁生日时，所发生的一连串故事。动画设定在一个网络科技发达的时代，一个名为“OZ”的网络虚拟平台风靡全球，16亿人为之神魂颠倒。它拥有号称世上最安全的防御系统，但其登陆密码无意中被健二所破解，神秘黑客因此入侵OZ，使虚拟网络和现实社会同时陷入混乱。健二必须尽自己所有的能力来修复虚拟世界的破坏，并且与众人一同设法来阻止人工智能系统继续对现实生活造成更加严重的破坏。学姐一家重拾武士家族的责任与荣誉，与破坏者A.I.展开了紧张激烈的夏日大作战……
