在第二季中，阿尔忒弥斯社会福利机构表面收留战争孤女，实则对她们进行义体改造与记忆操控，将其培养成代号“神枪少女”的顶级刺客。本季主角玛利亚在一次任务中捡到了自己幼年时的全家福，照片背后的字迹与她被灌输的记忆截然相反。她开始暗中调查，发现机构新上任的指挥官其实是敌对势力的间谍，正策划利用所有神枪少女引发国际冲突。与此同时，玛利亚的同伴艾莉丝因义体老化开始产生幻觉，两人必须在身体崩溃前，联手揭穿阴谋并找回真实身份。随着内部清洗与外部追杀同时降临，少女们用枪口对准的究竟是敌人，还是操控自己命运的黑暗？
第二季在枪战作画上达到了剧场版级别，情感刻画比第一季更细腻。玛利亚的挣扎与艾莉丝的牺牲极具冲击力，将“兵器与人性”的矛盾推向了新高度。结尾悬念设置巧妙，让人对后续剧情充满期待。
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