Setahun setelah melarikan diri dari Sword Art Online, Kazuto Kirigaya telah kembali ke dunia nyata. Namun, kedamaiannya tidak bertahan lama karena insiden baru terjadi di game bernama Gun Gale Online, di mana seorang pemain bernama Death Gun tampaknya membunuh orang di dunia nyata dengan menembak mereka di dalam game. Didekati oleh pejabat untuk membantu menyelidiki pembunuhan tersebut, Kazuto mengambil alih identitas Kirito sekali lagi dan masuk ke Gun Gale Online, berniat menghentikan si pembunuh. Begitu masuk, Kirito bertemu Sinon, seorang penembak jitu yang sangat terampil yang menderita masa lalu yang traumatis. Dia segera terseret dalam pengejarannya setelah Death Gun, dan bersama-sama mereka memasuki Bullet of Bullets, sebuah turnamen di mana target mereka pasti akan muncul. Tidak yakin dengan kekuatan Death Gun yang sebenarnya, Kirito dan Sinon berlomba untuk menghentikannya sebelum dia sempat mengambil nyawa lagi. Namun, tidak semuanya berjalan mulus, karena luka dari masa lalu menghambat kemajuan mereka. Dalam permainan berisiko tinggi di mana korban berikutnya bisa dengan mudah menjadi salah satu dari mereka, Kirito sekali lagi mempertaruhkan nyawanya di dunia virtual.