Call of Duty 2 este un joc de tip first-person shooter care are un mod de poveste pentru un singur jucător și un mod multiplayer. Jucătorul își asumă rolurile mai multor protagoniști aliați în misiuni specifice în timpul celui de-al doilea război mondial. Jucătorul poate să se ghemuiască și să stea în poziția culcat și este capabil să escaladeze ziduri joase și alte obstacole. Pot fi transportate două arme de foc, care pot fi schimbate cu cele lăsate pe câmpul de luptă, și pot fi transportate atât grenade cu fragmentare, cât și grenade fumigene. Vizorul de fier al unei arme poate fi folosit pentru a ținti cu mai multă precizie. O busolă de pe afișajul heads-up display (HUD) arată atât aliații, cât și inamicii, precum și markeri de obiectiv pentru a indica locațiile în care jucătorul trebuie să ajungă, zonele pe care trebuie să le apere sau tunurile sau tancurile inamice pe care jucătorul trebuie să planteze explozibili pentru a le dezactiva.

Armele amplasate, cum ar fi mitralierele și tunurile antiaeriene, sunt disponibile în unele locații pentru a elimina trupele inamice. În plus, unele misiuni îl plasează pe jucător în controlul unui tanc.