Xenonauts 2 — новая история в альтернативной вселенной времён холодной войны. Игра создана по мотивам X-COM: UFO Defense, но прямым продолжением не является. Это пошаговая стратегия с элементами тактической RPG: под командованием игрока многонациональный отряд сражается с инопланетянами.

В кампании предстоит выполнять разные задачи на множестве карт. Победы над противниками позволяют развивать солдат, а на базе можно назначать им экипировку, изучать технологии и открывать оружие и снаряжение. Стратегическое управление включает строительство базы, модулей и лабораторий, настройку бойцов, а также использование зенитных орудий и перехватчиков для борьбы с НЛО и вражескими самолётами. Захват аварийных территорий даёт доступ к инопланетным технологиям.

Наземные бои требуют управлять солдатами в сражениях с пришельцами. Они связаны с балансом Geoscape: переработанная симуляция позволяет противникам реагировать на решения игрока и адаптироваться к разным обстоятельствам. Решения влияют на тактику, а любое перемещение или выстрел может изменить соотношение сил и поставить под угрозу жизнь бойца. Нелинейное развитие сражений предлагает широкий выбор тактических решений; каждый игровой элемент способен сказаться на дальнейшем ходе событий.

Карты стали значительно больше; среди новых биомов указаны Джунгли и Бореал. Окружение интерактивно: объекты и укрытия можно взрывать и разрушать. Перемены погоды и времени суток влияют на игровой процесс и поведение отряда.

Дерево технологий включает более сотни открываемых элементов: оружие, технику, доспехи и вспомогательное оружие. Эти возможности пригодятся в борьбе с монстрами.