Em um futuro próximo, foi lançado um Jogo de Realidade Virtual em Massa para Múltiplos Jogadores Online (VRMMORPG) chamado Sword Art Online, onde seus jogadores controlam seus personagens com o próprio corpo usando um dispositivo tecnológico chamado: NerveGear. Um dia, os jogadores descobrem que não podem sair do jogo, pois o criador do jogo os mantêm presos a menos que eles cheguem ao 100º andar da Torre e derrotem o Boss final. No entanto, se eles morrerem no jogo, morrerão também na vida real. A luta pela sobrevivência começa agora...

Um ano após o incidente de SAO, Kirito retoma sua vida no mundo real e é convidado a investigar um novo jogo de realidade virtual, o Gun Gale Online (GGO). No GGO, um misterioso jogador, conhecido como Death Gun, está matando seus adversários no mundo virtual, mas, estranhamente, as vítimas também morrem no mundo real. Para descobrir a identidade de Death Gun e impedir que mais mortes ocorram, Kirito entra no jogo, desta vez assumindo a aparência de um personagem feminino, e começa a investigar o caso.