Как и в первой части серии, игрок выступает в роли одного из бойцов советской, американской и британской армий, ведущих боевые действия против немецких войск.

Важным отличием от первой части является отсутствие шкалы здоровья. Теперь нельзя точно сказать, насколько здоров игрок. Но при нанесении достаточно сильного урона экран краснеет, игрок начинает тяжело дышать, тем самым давая понять, что он ранен. При этом аптечки были убраны из игры - теперь игрок самостоятельно восстанавливается от ранений с течением времени.

В игре представлен широкий ассортимент оружия, однако за раз игрок может носить с собой только 2 вида (не считая осколочных и дымовых гранат по 4 штуки). Оружие и осколочные гранаты можно подбирать непосредственно с убитых врагов и союзников. Также в некоторых миссиях оружие (в частности особое - гранатомёты, снайперские винтовки, дымовые гранаты) можно найти в бункерах, зданиях, либо прямо на улице. Помимо переносимого оружия в бою можно использовать стационарные пулемёты (Браунинг M1919 и MG-42), зенитные и артиллерийские орудия. Также в распоряжении игрока имеется бинокль, который в одной из миссий понадобится для наведения артиллерийского огня. В отдельных миссиях потребуется использование магнитных мин и взрывчатки для обезвреживания вражеской бронетехники, уничтожения артиллерии и подрыва дверей бункеров.

Представленные задания разнообразны: захват зданий, удержание обороны, уничтожение артиллерии и бронетехники. Также представлены миссии, в которых игрок берет на себя роль командира танка. Однако главная цель абсолютно всех миссий - выжить самому, поскольку провалить миссию можно лишь умерев (если не учитывать провал в случае намеренного убийства союзника или пленного). Все ключевые персонажи (например, командиры отрядов) в принципе бессмертны (если их смерть не является частью сюжета, либо не спровоцирована самим игроком), а второстепенные солдаты, играющие роль массовки, в большинстве миссий «генерируются» заново после смерти.

В Call of Duty 2 на Xbox 360 игрок не выполняет роль рэмбо-одиночки - чаще всего его поддерживают несколько союзных солдат. Однако большинство убийств, конечно же, придётся на его долю. Все миссии построены на скриптах - большинство ключевых событий не происходят до тех пор, пока игрок не предпримет какое-либо действие (чаще всего - побежит вперёд, начав атаку). При этом в большинстве миссий солдаты противника будут появляться снова и снова до тех пор, пока не будет запущена следующая стадия скрипта. Поэтому тактика отсиживания в укромном месте или отстрела издалека нацистов из снайперской винтовки в большинстве случаев будет бесполезна - патроны не бесконечны, в отличие от солдат противника.