Setahun setelah melarikan diri dari Sword Art Online, Kazuto Kirigaya telah kembali ke dunia nyata. Namun, kedamaiannya tak bertahan lama karena sebuah insiden baru terjadi dalam gim bernama Gun Gale Online, di mana seorang pemain bernama Death Gun tampaknya membunuh orang-orang di dunia nyata dengan menembak mereka dalam gim. Dihampiri oleh petugas untuk membantu menyelidiki pembunuhan tersebut, Kazuto kembali menggunakan persona Kirito dan masuk ke Gun Gale Online, bertekad untuk menghentikan si pembunuh.
Sesampainya di dalam, Kirito bertemu Sinon, seorang penembak jitu yang sangat terampil yang dihantui oleh masa lalu yang traumatis. Sinon segera terseret dalam pengejaran Death Gun, dan bersama-sama mereka memasuki Bullet of Bullets, sebuah turnamen di mana target mereka pasti akan muncul. Tidak yakin akan kekuatan asli Death Gun, Kirito dan Sinon berlomba untuk menghentikannya sebelum ia sempat merenggut nyawa orang lain. Namun, tidak semuanya berjalan mulus, karena luka dari masa lalu menghalangi kemajuan mereka. Dalam permainan berisiko tinggi di mana korban berikutnya bisa dengan mudah menjadi salah satu dari mereka, Kirito mempertaruhkan nyawanya di dunia virtual sekali lagi.
