A finales de la era Edo, un demonio conocido como el Rey Impuro mató a miles de personas. Tras vencer al demonio, los Caballeros de la Verdadera Cruz mantuvieron su ojo izquierdo sellado a salvo en la Academia, pero ahora ha sido robado. Al escuchar que el ladrón ha tomado por rehén a un niño, Yukio y Rin parten a ayudar. La investigación y la persecución llevará a Rin y a sus amigos hasta Kyoto, donde se verán involucrados en una oscura trama.

Phantom Bullet transcurre un año después de completarse SAO, cuando Kirito recibe una llamada del investigador Seijirou Kikuoka para hablar de un extraño caso relacionado con el juego Gun Gale Online. Un misterioso jugador llamado Death Gun es capaz de matar a personajes en el juego y, a su vez, matar a quienes los controlan en el mundo real. Kirito entrará en el juego para investigar cómo es eso posible y allí conocerá a Sinon, que será su guía en este nuevo mundo.