Некоторые отличия игрового процесса Portal 2 от первой части:

• Новые механики и элементы. 2 Из игры убрали энергетические шары и заменили их лазерными лучами с кубами преломления, добавили прыжковые панели веры, транспортные лучи и проецируемые мостики, а грузовые кубы немного видоизменились. 2
• Два типа головоломок. 2 Первый тип происходит в испытательных комнатах Aperture Science и состоит из панелей веры, турелей, утяжелённых грузовых кубов с кнопками, транспортных лучей и лазерных лучей с кубами преломления. 2 Второй тип происходит в технических и заброшенных помещениях Aperture Science, для его решения активно используются разноцветные гели. 2
• Спутник. 2 В отличие от первой Portal, значительную часть игры проходит со спутником, который реагирует на окружающую обстановку и действия игрока, а также часто обращается к самому игроку. 2
• Кооперативный режим. 23 Помимо одиночной части, в игре есть кооператив. 2
• Длинный сюжет. 5 В Portal 2 он длиннее, чем в первой части. 5