Call of Duty 2: Big Red One é um jogo de tiro em primeira pessoa que possui um modo de história para um jogador e um modo para vários jogadores. O jogador assume o papel de soldado protagonista em missões específicas durante a Segunda Guerra Mundial sob a perspectiva da 1ª Divisão de Infantaria americana. O jogador pode agachar-se e deitar-se, e é capaz de escalar paredes baixas e outros obstáculos. Duas armas de fogo podem ser carregadas, que podem ser trocadas por aquelas deixadas no campo de batalha, e granadas de fragmentação e fumaça também podem ser carregadas. A mira de ferro de uma arma pode ser usada para mirar com mais precisão. Uma bússola no heads-up display (HUD) mostra aliados e inimigos, e marcadores de objetivo 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 posicionadas, como metralhadoras e canhões antiaéreos, estão disponíveis em alguns locais para eliminar as forças inimigas. Além disso, algumas missões colocam o jogador no controle de um tanque. Também é importante para o reconhecimento, embora a maior parte do jogo ocorra em situações de combate corpo a corpo, reduzindo a importância dessa tática.
