Call of Duty: Modern Warfare 2 is het directe vervolg op de eerste Modern Warfare titel van Infinity Ward. Het spel zal zich dit maal afspelen in veel winterlevels en spelers zullen dan ook ijsmuren beklimmen en sneeuwscooters besturen. Nieuwe wapens en bepantsering bestaan uit een 'Riot Shield' en beweegbare turrets, evenals aan te passen wapens. Ook zal het mogelijk zijn om meer te sluipen en vijanden zo te verrassen, in plaats van alleen schietende de vijanden te verslaan. De spelwereld is dan ook minder lineair dan het vorige deel, maar nog steeds bied het spel een snelle actie-ervaring die niet ophoudt.
De single-player campagne wordt langer dan die voor de eerste Modern Warfare titel, maar er zal geen coöperatieve spelmodus in de titel zitten. In plaats daarvan zijn er losse missies coöperatief te spelen in de 'Special Ops' modus. Ook probeert Infinity Ward een oplossing te vinden voor de oneindig terugkerende vijanden, die pas verdwijnen als je een onzichtbare lijn over stapt. Dit alles terwijl het spel op 60 frames per seconde draait en mooier oogt dan ooit tevoren. Online zullen gamers natuurlijk uit hun pan kunnen gaan en met een 'live-patching' systeem zullen updates direct toegepast kunnen worden, zonder opnieuw het spel te moeten starten.