Lego Marvel Super Heroes 2 має геймплей, схожий на його попередників та інші відеоігри Lego, що чергуються між різними пригодами і сценаріями розв'язання головоломок. Гра дає гравцям можливість маніпулювати часом безпосередньо з нового відкритого світу Хронополіса, який є з'єднанням кількох різних місць Всесвіту Marvel, пов'язаних часом і простором. Ці місця: Давній Єгипет, Середньовічна Англія, гори Кун-Лун, Болото, Лемурія, Нью-Йорк (Нуарний, Сучасний і 2099 року), Асгард, Ксандр, Хала, Саккар, Аттілан, Територія Гідри, і безліч інших різних районів Хронополіса. У гру також додадуть новий конкурентний режим із чотирма гравцями, що дозволяє гравцям одночасно битися один з одним.
Гра дозволить гравцеві контролювати сотні персонажів зі Всесвіту Marvel, кожен зі своїми унікальними здібностями. Поки деякі з них засновані тільки на коміксах, в інших є свої візуальні ефекти, взяті з Кінематографічного всесвіту Marvel, таких як Стражі Галактики. У грі представлені персонажі з різних періодів часу і реальностей, такі як Нуарна Людина-павук, Гвен-Павук, Людина-павук 2099, Халк і Тор із фільму «Тор: Рагнарок», Команда Стражів Галактики, Капітан Марвел, Доктор Стрендж, ковбойська версія Капітана Америки і безліч кіно- і коміксних героїв та лиходіїв. Головним лиходієм гри виступить Канг Завойовник.