"Sword Art Online 2: Phantom Bullet" se sitúa un año después del incidente de SAO. Kirigaya Kazuto (Kirito) es invitado a un restaurante por Kikuoka Seijirou un hombre que trabajaba en la investigación del incidente de SAO quien le pide a Kirito que investigue la muerte de un jugador en un popular MMORPG llamado Gun Gale Online (GGO), al parecer un misterioso jugador que se hace llamar "Death Gun" es capaz de matar a personajes en el juego y a su vez, matar a quienes controlan los avatares en el mundo real. Al momento de que Kirito ingresa a GGO, este lo hace en forma de mujer (lo que obviamente le causa gran sorpresa) y conoce a una hábil jugadora llamada Sinon. Para resolver el misterio de las muertes se aventurarán en este nuevo mundo.