У другому сезоні "Сворд Арт Онлайн" історія продовжується: до Кіріто, який повністю оговтався від подій першого сезону, звертається урядовець, який просить його допомогти розслідувати серію загадкових смертей, що сталися у новій грі віртуальної реальності під назвою Gun Gale Online (GGO). У GGO гравці використовують пістолети замість мечів, а один із найсильніших гравців, відомий як "Пістолет смерті", може вбивати гравців у реальному житті, стріляючи в них у грі. Кіріто, який тепер має ім'я свого жіночого аватара Сінон, приєднується до GGO, щоб з'ясувати правду про Смертоносного Пістолета. По дорозі він формує міцний зв'язок із Сінон, і разом вони мандрують небезпечним віртуальним світом, зустрічаючись із грізними ворогами та стикаючись із власними внутрішніми демонами. Заглиблюючись у гру, дует врешті-решт зіткнеться зі Смертоносцем у напруженій битві, яка перевірить їхні навички та рішучість. Чи зможуть Кіріто та Сінон зупинити "Смертоносну зброю" до того, як загине ще більше людей?