Rok po ucieczce z Sword Art Online, Kazuto Kirigaya przyzwyczaja się do powrotu do prawdziwego świata. Jednak jego spokój jest krótkotrwały, gdy w grze zatytułowanej Gun Gale Online dochodzi do nowego incydentu, w którym gracz znany jako Death Gun wydaje się zabijać ludzi w prawdziwym świecie, strzelając do nich w grze. Poproszony przez urzędników o pomoc w śledztwie w sprawie morderstw, Kazuto ponownie przyjmuje tożsamość Kirito i loguje się do Gun Gale Online, zdeterminowany, by powstrzymać zabójcę. Wewnątrz gry Kirito spotyka Sinon, wybitnie uzdolnioną snajperkę obciążoną traumatyczną przeszłością. Wkrótce zostaje wciągnięta w jego poszukiwania Death Guna i razem wchodzą do turnieju Bullet of Bullets, gdzie ich cel na pewno się pojawi. Nieznając rzeczywistych mocy Death Guna, Kirito i Sinon rywalizują, by powstrzymać go, zanim zdąży odebrać kolejne życie. Nie wszystko idzie jednak gładko, ponieważ blizny przeszłości utrudniają ich postępy. W grze o wysokich stawkach, gdzie następną ofiarą może łatwo zostać jeden z nich, Kirito ponownie ryzykuje życiem w wirtualnym świecie.