Игровой процесс XCOM 2 имеет много общего с игровым процессом первой части. Игрок получает контроль над управлением новой мобильной базы XCOM «Мститель», перестроенной из корабля снабжения пришельцев.[2] Как и в первой части, у игрока есть отряд нанимаемых солдат со своим набором навыков и деревом развития.

Одним из основных нововведений стали динамически генерируемые уровни.[3] По сюжету мобильная база будет испытывать дефицит основных ресурсов, поэтому одной из новых типов миссий станет добыча артефактов для развития.

В игре будут представлены новые типы врагов, в число которых входят гадюки (отсылка к оригинальным змеелюдям из UFO Defense) и гибриды сектоидов и людей.[4]

Также игра будет предусматривать широкие возможности моддинга с помощью Unreal Engine SDK, выпускаемого вместе с игрой. Планируется, что пользователи через Steam Workshop смогут создавать новые кампании, классы солдат и типы врагов.