Сюжет игры продолжает линию, начатую в первой части серии ″Portal″. Девушка по имении Челл, победила могущественный искусственный интеллект, вышедший из-под контроля и уничтоживший весь персонал исследовательского комплекса Aperture Science. Девушке удалось остановить разбушевавшееся кибернетическое создание, но по неосторожности, GLaDOS был ею же и восстановлен. В этот раз, ей предстоит опять-таки столкнутся с теми же испытаниями, которые чуть не погубили ее в первый раз.
Перемещение по научному комплексу будет осуществляться при помощи специального ручного устройства, которое открывает небольшие порталы — проходы между пространством. Искусственный интеллект будет вставлять палки в колеса главной героине, всячески мешая ей достичь поставленной цели — навсегда остановить GLaDOS. Получится ли задуманное у нее на этот раз, или ИИ теперь окажется триумфатором, зависит от действия самого игрока.