As câmeras de testes de Aperture vão se abrir novamente em "Portal 2", que assim como o jogo original, tem como principais características a arma capaz de criar portais de teletransporte e desafios que exigem raciocínio lógico dos jogadores.

Glados, o computador assassino de "Portal", está de volta para infernizar a vida dos jogadores em novas áreas do laboratório Aperture Science. A jovem heroína Chell também retorna em uma aventura que tem no mínimo o dobro de duração do primeiro jogo. Mas claro, isso é relativo, pois tudo depende da capacidade dos jogadores resolverem os enigmas.

"Portal 2" tem ambientes maiores que oferecem mais possibilidades de interação, além de quebra-cabeças ainda mais complexos que exigirão uma boa dose de raciocínio do jogador para sua resolução. A Portal Gun, dispositivo portátil para a criação de portais, tem novos utilidades dependendo da superfície dos cenários e objetos encontrados.

Chell conta com novas opções para resolver os enigmas, como o Tractor Beam, raio que carrega a personagem e objetos através do ar e válvulas pneumáticas que sugam inimigos e peças do cenário. Também foram adicionadas substâncias coloridas que permitem pular mais alto e rebater nas paredes, oferecendo uma nova gama de estratégias e possibilidades para o jogador.

Uma característica marcante de "Portal 2" é o senso de humor afiado do jogo, destacada na esfera robótica Wheatley, dublada por Stephen Merchant, ator e roteirista do seriado "The Office". Além de alívio cômico, Wheatley tem outras utilidades, como ajudar a protagonista a abrir portas, acionar alavancas e acessar informações sobre as áreas.

O jogo também apresenta um modo cooperativo para dois jogadores com novos personagens - dois robôs de forte personalidades - e que além de raciocínio aguçado, exige trabalho em equipe para superar os desafios dos estágios exclusivos preparados para essa modalidade.