Как и её предшественница, Spelunky 2 является двумерным платформером. Игрок управляет Аной, дочерью исследователя из первой части игры, посещающей Луну, чтобы найти своих потерявшихся родителей.
В игре Ана должна проходить через пещеры, наполненные враждебными существами и ловушками, и собирать сокровища. Если Ана умирает, игрок теряет большую часть предметов и начинает уровень заново, который преображается с помощью процедурной генерации, благодаря чему в нём появляются новые испытания и пути. Каждая сцена делится на несколько слоёв, каждый из которых может быть исследован игроком. В игру были добавлены новые зоны, такие как лавовая Волкана, а также новые монстры, ловушки и верховые звери. Кроме того, в игре была реализована новая система физики жидкостей, благодаря которой жидкости текут по уровню. Spelunky 2 поддерживает многопользовательскую игру до четырёх человек – как в кооперативном, так и в соревновательном режимах.