Sword Art Online Season 2: Phantom Bullet bercerita setelah Kirito memainkan permainan lain yang disebut Gun Gale online (GGO). Dia memainkan game tersebut untuk menyelidiki hubungan misterius antara GGO dan kematian yang terjadi di dunia nyata. Dibantu oleh pemain wanita yang dia temui dalam permainan tersebut bernama Sinon, ia mengidentifikasi dan mengekspos para pelaku, yang mencakup beberapa mantan anggota serikat pembunuh yang sebelumnya dia temui di SAO. Apakah kirito bisa mengukapkan hal aneh yang ada di GOO tersebut? Dan apakah dia bisa menangkap penjahat nya di dunia nyata? Kita saksikan saja!

Di part kedua cerita akan lebih fokus ke game adventure dan lebih fokus ke Asuna. Asuna memasuki sebuah guild yang terdiri dari pemain-pemain pro dan guild itu berniat untuk mengalahkan satu Boss lantai sendirian. Asuna akan melihat seberapa kompak nya mereka dan rahasia di balik player yang ada di dalam guild tersebut.