Five Nights at Freddy's 2 использует знакомые по оригиналу игровые механики, однако события здесь происходят раньше событий первой игры. Игрок выступает в роли ночного сторожа ресторана Freddy Fazbear's Pizza. Его работа особенно опасна: оживающие по ночам Аниматроники днём развлекают посетителей, но после наступления темноты из-за недосмотра дизайнеров становятся убийцами.

Нужно пережить пять смен. Каждая длится с полуночи до шести утра — немного больше семи минут реального времени. Управлять Аниматрониками напрямую нельзя: герой всё время находится в сторожке и старается не допустить встречи с ними. Противники могут проникнуть через один из трёх проходов — коридор или одну из двух вентиляционных шахт.

Чтобы следить за обстановкой и защищаться, игрок переключается между камерами, включает свет в окнах, направляет фонарик в тёмный коридор или надевает маску Freddy Fazbear, способную отпугнуть некоторых Аниматроников. В отличие от первой части, энергия для освещения не ограничена, но это правило относится только к фонарикам. Обнаружение героя не всегда заканчивается его смертью. Иногда также запускаются 8-битные мини-игры, которые раскрывают больше деталей истории.

Каждая из пяти ночей сложнее предыдущей. Пережив их, игрок открывает шестую, самую трудную ночь. После её прохождения становится доступен режим Custom Night, где игру можно настроить по своему вкусу.