桐人为了调查枪与钢铁的VRMMO「GunGaleOnline」里所发生的“死枪”事件而登陆了该游戏。桐人将自己在ALO里的游戏转移到GGO里后，虽然遇上了乍看之下很容易被误认为是美少女角色的麻烦，但在经过狙击手少女诗乃的引导之后，顺利参加了决定最强枪手的PvP淘汰赛“BoB”。桐人在这个被枪支配的世界里，成为了唯一使用光剑战斗，并不断在“BoB”里获胜的知名角色。他独特的战斗方式成为了玩家间讨论的焦点，知名度也不断上升。次日，隔天举办的“BoB”正式大赛开始了。在聚集了许多强敌的“多人大混战”中，“死枪”终于现出身影。“死枪”究竟是什么人？“虚拟世界”真的能对“真实世界”产生影响吗？桐人即将独自挑战“死枪”！

刀剑神域》第二季是2014年7月开始播放的续作，共有24集。该季节目的主要情节发生在游戏世界ALO（Alfheim Online），故事紧接着第一季结束的事件，桐人和ASUNA一起回到现实世界。随后，桐人收到了一封来自GGO（Gun Gale Online）的邮件，邀请他进入这个全新的虚拟现实游戏。

在GGO中，桐人扮演一个叫做“Kirito”的角色，他的目标是解决一名“死枪手”在游戏中制造的谋杀事件。在这个过程中，桐人结识了名为Sinon的玩家，她也是一名枪手，并因为自己曾经的恐惧而一直战斗着。两人逐渐成为了朋友，为了解决谋杀事件，他们一起追踪并击败了这位“死枪手”。

在后半段的故事中，桐人再次回到ALO，他的朋友们正计划参加一场名为“ALO翼展”的竞技比赛。但是，一个新的敌人出现了，威胁着他们的安全。桐人和他的朋友们必须联手，击败这个新的敌人，拯救ALO。

整个第二季保持了第一季的精髓，融合了动作、爱情和冒险等多个元素。新的角色和情节的引入使得整个故事更加紧凑和有趣，也让观众更加了解和喜欢这个虚拟现实游戏世界。