Действие XCOM 2 начинается через двадцать лет после того, как люди подписали акт о полной капитуляции Земли пришельцам. Захватчики подчинили себе всю планету, а другая цивилизация убедила человечество, что спасения ждать неоткуда.

Вступительный ролик показывает правителя Земли — нарисованного персонажа, которым управляют пришельцы. Он объявляет день захвата началом мирной эпохи и предлагает праздновать двадцатую годовщину свободы. Заодно правитель заявляет, что повстанческой организации XCOM больше не существует, но его выступление прерывают.

За городом собирается крупный вооружённый отряд повстанцев, готовый противостоять захватчикам. Игрок управляет группой людей и может возглавить «Мстителя» — корабль пришельцев, превращённый в мобильную базу XCOM. Оттуда можно наносить удары по врагу и вдохновлять жителей планеты, чтобы вернуть Землю. В распоряжении игрока пять классов бойцов; у каждого свои стоимость, запас здоровья и броня.

Пока XCOM бездействовала, пришельцы сформировали новую армию из прототипов «Адвента», и противников стало больше. В сражениях можно устраивать засады, атаковать из укрытий и применять тактические манёвры. Стратегическая часть включает развитие модулей и отдельных отсеков корабля, персонажей и классов бойцов. Инженерные и технические разработки помогают приблизить победу. По открытому миру Земли отряд перемещается через пустыни и сияющие города, состоящие из проекций.