Nếu bạn đã chơi Portal 1, về cốt lõi, cách chơi của Portal 2 không có thay đổi gì đáng kể. Người chơi vào vai Chell, một cô gái cứng đầu (và cũng ít nói như chàng Gordon Freeman), sử dụng khẩu súng gọi tắt là Portal gun để giải những câu đố trong màn chơi, cụ thể là tìm cách mở được cánh cửa Exit. Điểm đặc biệt của Portal chính là khẩu súng bắn cổng không gian vàng / xanh trên những bức tường trắng. Với hai cổng không gian này, Chell có thể bước vào một cổng và thoát ra ở cổng kia, cho dù hai bức tường trắng ấy ở cách nhau bao xa.

Tuy nhiên, đã là game giải đố thì phải có những thử thách. Qua từng màn chơi, người chơi được giới thiệu thêm một chức năng mới, cũng như những thử thách của nó. Với độ khó tăng dần, từ rất đơn giản khi người chơi mới lần đầu gặp chiếc ván lò xo chẳng hạn, cho tới khá phức tạp khi phải kết hợp với những kĩ năng người chơi có từ những màn chơi trước trong những câu đố tiếp theo. Portal 2 giới thiệu thêm khá nhiều yếu tố mới hoàn toàn so với phần 1, như cầu Hard-light bridge để người chơi kết hợp với súng Portal để bắc cầu; các tấm ván lò xo cực mạnh Aerial fate plate; và thú vị nhất là 3 loại gel xanh, cam và trắng với 3 chức năng khác nhau.