本篇講述桐人受邀進入一款射擊網絡游戲的世界調查一起神秘謀殺事件。桐人的目的是查出號稱“死槍”的神秘兇手。而在GGO的游戲世界里，桐人遇見了一位拿著狙擊槍的少女：詩乃。于是兩人就在GGO的游戲世界開始了新的冒險。

“SAO”事件已經過去了一年。
某一天，桐人接到了總務省“虛擬課”菊岡誠二郎的奇怪委托。那是突然發生在充斥槍械與鋼鐵的VRMMO“Gun Gale Online”里的“死槍”事件。被拿著漆黑之槍的迷之角色所擊中的玩家，在現實世界里也會隨之“死亡”……無法拒絕的桐人答應幫助調查，雖然對于“虛擬世界”對“現實世界”發生物理影響這件事感到懷疑，但他還是登錄了“GGO”。
桐人為了尋找關于“死槍”的線索而在不熟悉的游戲里徘徊，這時對他伸出援手的，是一名慣用大型步槍“黑卡蒂Ⅱ”的少女——詩乃。