Ha pasado un año desde que se produjo el incidente de SAO y ya todo ha vuelto a la normalidad. Kirito, el espadachín negro, cuyo nombre es Kazuto Kirigaya en la vida real, recibe una llamada de Seijirô Kikuoka, un funcionario del gobierno, que le pide su colaboración para investigar cierto incidente. Lo imposible ha ocurrido: ha muerto gente en la vida real tras recibir un disparo dentro de un nuevo VRMMO llamado Gun Gale Online.
Por otro lado, dentro del juego se encuentra una chica sedienta de rivales poderosos, siempre lista para apretar el gatillo. Su nombre es Sinon. Pero... ¿cuál es el verdadero objetivo que hay detrás de su lucha?
