Как и в оригинале, действие Left 4 Dead 2 происходит в период после утечки неизвестного, зомбирующего людей вируса, который привел к хаосу по всему миру.

В центре внимания — выживание четырёх людей с устойчивым иммунитетом к вирусу и их борьба с ордами Заражённых. Выжившие должны пробиваться через уровни, разделённые убежищами (англ. safe room) — хорошо укрытыми и укреплёнными помещениями, недосягаемыми для Заражённых любого типа (которые действуют как контрольные точки), с целью достижения спасательного транспорта в финале кампании.