Call of Duty 2 é um jogo de tiro em primeira pessoa que possui um modo de história para um jogador e um modo multiplayer. O jogador assume o papel de vários protagonistas aliados em missões específicas durante a Segunda Guerra Mundial. O jogador pode agachar e deitar de bruços, e é capaz de escalar paredes baixas e outros obstáculos. Duas armas de fogo podem ser transportadas, que podem ser trocadas com aquelas deixadas no campo de batalha, e granadas de fragmentação e fumaça também podem ser transportadas. A mira de ferro de uma arma pode ser usada para mirar com mais precisão. Uma bússola no visor (HUD) mostra aliados e inimigos, e marcadores objetivos para indicar locais que o jogador deve alcançar, áreas para defender ou canhões ou tanques inimigos nos quais o jogador deve plantar explosivos para desativar.
Armas colocadas, como metralhadoras e canhões à prova de balas, estão disponíveis em alguns locais para eliminar as tropas inimigas. Além disso, algumas missões colocam o jogador no controle de um tanque.
