Setahun setelah melarikan diri dari Sword Art Online, Kazuto Kirigaya telah menetap kembali ke dunia nyata. Namun, kedamaiannya berumur pendek karena insiden baru terjadi dalam 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 dalam menyelidiki pembunuhan, Kazuto mengasumsikan persona 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 dirundung trauma masa lalu. Dia segera diseret mengejar Death Gun, dan bersama-sama mereka memasuki Bullet of Bullets, sebuah turnamen di mana target mereka pasti akan muncul. Ketidakpastian akan kekuatan sebenarnya dari Death Gun, Kirito dan Sinon berlomba untuk menghentikannya sebelum dia memiliki kesempatan untuk mengklaim kehidupan lain. Namun, tidak semuanya berjalan mulus, karena bekas luka dari masa lalu menghambat kemajuan mereka. Dalam permainan berisiko tinggi di mana korban berikutnya dapat dengan mudah menjadi salah satu dari mereka, Kirito mempertaruhkan nyawanya di dunia maya sekali lagi.
