Kikoua Seijirou, um agente do governo com quem vinha mantendo contato desde o fim do incidente de SAO, contrata Kirito para atuar em uma investigação dentro do VRMMO Gun Gale Online (GGO).

O caso a ser investigado gira em torno de um avatar conhecido como Death Gun, que supostamente consegue matar pessoas na vida real com um ataque cardíaco com sua arma especial no jogo, a Death Pistol.

Kirito transfere seu personagem de ALO para GGO, onde acaba assumindo uma aparência inesperadamente feminina. Lá, ele conhece Sinon, uma jogadora veterana que está no VRMMO para superar seus próprios medos. Sinon guia Kirito pelo jogo, a princípio pensando se tratar de uma mulher, mas ambos rapidamente se desentendem quando a verdade vem a tona.

No encalço de Death Gun, Kirito e Sinon entram no torneio supremo de GGO, o "Bullet of Bullets". Durante o torneio, eles juntam forças e conseguem deter Death Gun, bem como descobri seu real método de assassinato no mundo real. Na verdade Death Gun são três pessoas, uma controlando o avatar e duas indo até o local onde se encontra o jogador e injetando neste uma droga letal. Destes, um é amigo de infância de Sinon e os outros dois sobreviventes de SAO. A trama fecha com dois deles sendo presos e o terceiro foragido.