Setahun setelah selamat dari game Sword Art Online dan berhasil menyelamatkan Asuna dari Aflheim Online, Kirigaya Kazuto telah kembali kedunia nyata. Namun masa-masa damainya tidaklah lama, karena terjadi suatu insiden didalam game yang bernama Gun Gale Online. Insiden tersebut adalah matinya seorang player karena sebuah peluru didalam game, penembak tersebut menamai senjatanya dengan sebutan "Death Gun". Kirito diberi tugas untuk menyelidiki insiden tersebut, sekali lagi Kirito melibatkan dirinya dalam sebuah game VR bernama Gun Gale Online dengan niat untuk menghentikan "Death Gun".

Saat masuk dalam game tersebut, Kirito bertemu dengan gamer wanita bernama Sinon, yang merupakan seorang Sniper dalam game tersebut dan memiliki traumatis dengan masa lalunya. Sinon menjadi ikut terlibat dengan Kirito yaitu masuk kedalam tournamen itu yaitu "Bullet of Bullets" dan melakukan pengejaran kepada Death Gun. Tidak semuanya dapat berjalan lancar, karena bekas luka dari masa lalu menghambat kemajuan mereka. Dalam tournamen itu siapa saja bisa menjadi korban Death Gun, disini Kirito menempatkan dirinya dalam bahaya game online sekali lagi.