Рік після втечі з Sword Art Online Казуто Кірігая намагається повернутися до реального світу. Однак його спокій триває недовго, адже в грі під назвою Gun Gale Online відбувається новий інцидент, де гравець на ім'я Death Gun, здається, вбиває людей у реальному світі, стріляючи в них у грі. До Казуто звертаються чиновники з проханням допомогти в розслідуванні вбивств, і він знову приймає свою особистість Кіріто, заходячи в Gun Gale Online, з наміром зупинити вбивцю.

Опинившись всередині, Кіріто зустрічає Сінон, висококваліфіковану снайперку, яка страждає від травматичного минулого. Вона незабаром потрапляє в його переслідування Death Gun, і разом вони беруть участь у Bullet of Bullets, турнірі, де їхній ворог, безумовно, з'явиться. Не впевнений у справжніх силах Death Gun, Кіріто і Сінон намагаються зупинити його, перш ніж він встигне забрати ще одне життя. Однак не все йде гладко, оскільки шрами з минулого заважають їхньому прогресу. У грі з високими ставками, де наступною жертвою може стати один з них, Кіріто знову ставить своє життя на кон у віртуальному світі.