《只有神知道的世界第二季》延续第一季剧情，桂木桂马依旧是那个被称为“攻陷之神”的二次元少女游戏高手。他与驱魂恶魔艾露西继续合作，通过攻略现实中的女孩子来捕捉藏在她们心中的游魂。本季中，桂马要面对更多性格各异的女孩，像傲娇的中川花音，她因桂马的攻略逐渐打开心扉；还有外表可爱但内心复杂的白娅，桂马在攻略过程中状况不断。在攻略过程里，桂马凭借对二次元游戏的丰富经验见招拆招，然而现实与游戏的差异也让他状况百出。随着一个个女孩被攻略，游魂被成功捕捉，但背后似乎隐藏着更大的阴谋，新的挑战也接踵而至。