Děj hry se odehrává přibližně 10 let po událostech z původní hry BioShock a v chodbách města Rapture se opět zrcadlí hříchy minulosti. Podél pobřeží Atlantského oceánu unáší monstrum malá děvčátka a vrací je zpět do podmořského města Rapture. Hráči se ocitnou v kůži kultovního obyvatele Rapture Big Daddyho a procestují zchátralé, ale překrásné hříšné město, aby dopadli neznámého nepřítele a získali odpovědi na otázky ohledně jejich přežití.
Hra pro více hráčů v BioShocku 2 poskytuje herní zážitek, který dějově předchází samotné hře a který odhaluje dávnou minulost BioShock příběhu. Hra je zasazena do období pádu města Rapture. Hráči převezmou roli testovacího subjektu Plasmidů pro firmu Sinclair Solutions, prvního poskytovatele Plasmidů a Toniců v podmořském městě Rapture, které bylo poprvé představeno v původní hře BioShock. Hráči budou potřebovat všechny možnosti a nástroje dostupné v BioShocku, aby přežili tuto propracovanou BioShock zkušenost, která je přetransformovaná v unikátní multiplayerový zážitek, kterou může nabídnout pouze Rapture.
