Действие игры происходите через несколько сотен лет после событий первой части. Главная героиня обнаруживает, что все это время находилась возле разрушенной лаборатории, пребывая в состоянии анабиоза. Ее встречает один из модулей персональностей ГлэДОС, Уитли, который предлагает выбраться на свободу с помощью спасательной капсулы. Но у ГЛэДОС совсем другие планы насчет нашей героини... Еще больше загадок, еще больше шуток и смелых экспериментов с порталами ожидает Вас на протяжении всей игры. Вам придется продвигаться сквозь препятствия, используя не только порталы, но и специальные гели, повышающие Вашу скоростью или увеличивающие дальность прыжков, кубы, отражающие лазер, гидротрубы и другие странные объекты.
Для тех же, кто давно хотел пройти игру вместе с друзьями, появился режим кооперативной игры, в котором вам придется управлять двумя роботами. Они не ведают гордости, они не знают страха, и... они вообще ничего не знают. Вам придется провести их сквозь безумные препятствия от ГЛэДОС и разобраться, в чем же их предназначение.