Lego Marvel Super Heroes 2 имеет геймплей, схожий на его предшественников и других видеоигр Lego, чередующиеся между различными приключениями и сценариями решения головоломок. Игра дает игрокам возможность манипулировать временем непосредственно из нового открытого мира — Хронополиса, который является соединением нескольких разных мест Вселенной Marvel, связанных временем и пространством. Эти места, такие как Древний Египет, Средневековая Англия, горы Кун-Лун, Болото, Лемурия, Нью-Йорк (Нуарный, Современный и 2099 года), Асгард, Ксандр, Хала, Саккар, Аттилан, Территория Гидры, и множество других разных районов Хронополиса. В игру также добавят новый конкурентный режим с четырьмя игроками, позволяющий игрокам одновременно сражаться друг с другом.