После завершения событий, происходивших в первой части игры, прошло несколько сотен лет. Очнувшись, главная героиня Челл обнаруживает, что всё это время находилась в состоянии анабиоза  возле разрушенной Лаборатории исследования природы порталов. Ее встречает один из модулей персональностей ГЛаДОС Уитли, который предлагает выбраться на свободу с помощью спасательной капсулы. Но у одержимого жаждой власти  суперкомпьютера ГЛаДОС совсем другие планы насчет Челл…

В Portal 2 игроков ждет еще больше загадок, шуток и смелых экспериментов. Преодолевать препятствия придется, как и прежде, с помощью порталов, однако теперь можно будет  использовать гели, которые повышают скорость и увеличивают дальность прыжков, а также отражающие лазер кубы, гидротрубы и другие странные объекты.