Call of Duty: Modern Warfare 2 is het vervolg op Call of Duty 4: Modern Warfare. Het verhaal van Infinity Ward's nieuwe titel gaat verder waar het verhaal van Modern Warfare ophield en Captain 'Soap' MacTavish keert terug, maar dan als niet-speelbaar personage. Spelers kruipen ditmaal namelijk in de huid van Sgt Gary ''Roach'' Sanderson.

Modern Warfare 2 is een First-Person Shooter, wat betekent dat je de actie in dit schietspel door de ogen van de hoofdpersoon ziet. In de multiplayermodi kan er ook gekozen worden voor een Third-Person perspectief, waardoor je de actie van achter jouw personage kunt volgen.

De verschillende levels zijn wat meer open en gevarieerder dan voorheen. Zo beklim je ondergesneeuwde bergen met pikhouwelen en rijd je op sneeuwscooters. De manier waarop vijanden aanvallen is ook aangepast. Niet langer verschijnen eindeloze drommen aan vijanden totdat de speler over een onzichtbare lijn stapt. Daarnaast spelen missies zich onder andere af op een besneeuwde bergtop in Rusland en in Rio de Janeiro, waarbij laatstgenoemde een stuk langer duurt dan we in het eerste deel zagen.

Naast het avontuur voor één speler bevat Modern Warfare 2 uitgebreide multiplayermodi. Spelers kunnen het online met achttien man tegen elkaar opnemen, maar kunnen ook met vrienden thuis spelen. Special Ops is een nieuwe coöperatieve modus voor twee spelers en bevat een aantal levels die niet aan het verhaal gebonden zijn.