Suite à sa victoire fortuite face à Sugou Nobuyuki (le maitre de ALO), Kirito est retourné à sa paisible vie de lycéen. Il n’aspire désormais qu’à une seule chose : profiter pleinement de sa vie. Mais une nouvelle fois, le devoir le rappelle à l’ordre… En effet, suite aux morts de plusieurs joueurs de Gun Gale Online (un jeu de tir massivement multi-joueurs), le Ministère des Affaires intérieures et des Communications japonais a pris la ferme résolution de retrouver l’assassin des victimes. Afin d’identifier ce meurtrier, il sollicite l’aide de Kirito et l’envoie enquêter dans le monde de Gun Gale Online. Envoyé malgré lui dans cet univers fantaisiste où se mêle gun fights et action, Kirito n’aura d’autres choix que de débusquer ce mystérieux assassin qui se fait appeler Death Gun et qui visiblement, posséderait la faculté de pouvoir tuer les joueurs dans la réalité. La saison 2 adapte également les arcs Caliber et Mother's Rosario.