2012年に放送された「ソードアート・オンライン」の二年ぶりとなる続編で、原作ライトノベルの第三章にあたる“ファントム・バレット”編を映像化。SAO事件から一年後を舞台に“死銃(デス・ガン)事件”の謎を追うキリトの姿を描く。監督やキャラクターデザイン、アニメーション制作など、前作の主要なスタッフが再び顔を揃えた。
ある日、リズベットから奇妙な話を聞いたアスナ。新マップ“浮遊城アインクラッド”に謎のアバターが現れ、“オリジナル・ソードスキル”をかけた決闘で相手のプレーヤーを倒しているという。キリトも打ち負かされた、その“絶剣”と呼ばれるアバターにアスナも挑むのだが、敗北してしまう。ところが、決闘後に“絶剣”はアスナを自分のギルドに誘ってきたのだった。