Как и первая часть, Half-Life 2, разделена на главы:

Глава 1: Точка внедрения (англ. Point Insertion) — Гордон прибывает, безоружный и без костюма, и встречает старого друга Барни Калхауна, охранника из Чёрной Мезы. Барни внедрился в ряды Гражданской обороны, работая на «Сопротивление».

Глава 2: Великий день (англ. A Red Letter Day) — Гордон встречает Аликс Вэнс (дочь доктора Илая Вэнса). Аликс проводит его к доктору Айзеку Кляйнеру, коллеге Гордона по MIT в Чёрной Мезе. У него Гордон надевает новый H.E.V.-костюм. Доктор Кляйнер пытается телепортировать Гордона в лабораторию Илая (Восточную Чёрную Мезу), расположенную рядом с городом, но его домашний хедкраб «Хеди Ламарр» ломает телепорт. Гордону приходится искать другой путь в лабораторию.

Глава 3: Через каналы (англ. Route Canal) — Пробираясь через городские каналы, Гордон находит базы сопротивления, населённые людьми и вортигонтами, ставшими теперь союзниками «Сопротивления». Гордон добирается до базы сопротивления, где ему дают грязеход , что позволяет ему двигаться с гораздо большей скоростью.

Глава 4: Радиоактивные воды (англ. Water Hazard) — Средство передвижения Гордона замечает Альянс, и посылает в погоню вертолёт-охотник. На следующей базе сопротивления вортигонт-механик монтирует на грязеход Гордона пулемёт, благодаря которому наш герой избавляется от вертолёта и благополучно добирается до лаборатории.

Глава 5: Восточная Чёрная Меза (англ. Black Mesa East) — Гордон прибывает в лабораторию. Его встречает доктор Джудит Моссман. Аликс вручает ему «гравитационную пушку» и показывает, как ей пользоваться. Внезапно лаборатория подвергается атаке Альянса, и Гордону приходится уходить через подземный туннель, ведущий в Рэйвенхолм.

Глава 6: «Мы не ходим в Рэйвенхолм...» (англ. «We Don’t Go To Ravenholm…») — Гордон вскоре понимает, почему этот город заброшен: он заполнен хедкрабами и зомби. Отец Григорий (полусумасшедший священник и единственный человек, живущий в Рейвенхолме) помогает ему выжить в жутком городе и приводит его к заброшенной шахте, ведущей в доки на побережье около Сити 17.

Глава 7: Шоссе 17 (англ. Highway 17) — Гордон находит базу сопротивления, атакуемую отрядами Альянса. Аликс сообщает о том, что Илай захвачен и удерживается в Нова Проспект, старой тюрьме особого режима. Гордон проезжает по дороге на берегу на багги, направляясь к Нова Проспект. Его план осложняет ещё и то обстоятельство, что в данный момент сезон размножения у насекомоподобных «муравьиных львов», когда они особенно агрессивны.

Глава 8: Песчаные ловушки (англ. Sandtraps) — Гордон прибывает к маяку, следующей базе сопротивления, и вынужден продолжить своё путешествие уже пешком. Муравьиные львы созревают под землёй, и малейший шорох песка пробуждает к жизни их агрессивные толпы, так что Гордону приходится пробираться довольно осторожно. После победы над огромным «Стражем муравьиных львов», Гордон получает «фероподы» — железу, наполненную феромонами, благодаря которой он теперь может управлять муравьиными львами и натравливать их на солдат Альянса.

Глава 9: Нова Проспект (англ. Nova Prospekt) — Наконец, прибыв в тюрьму, Гордон ищет информацию о местонахождении доктора Венса. Муравьиные львы помогают ему разобраться с силами Альянса.

Глава 9a: Завихрение (англ. Entanglement) (нередкая для Half-Life игра слов; слово entanglement обозначает также физический термин «квантовая запутанность») — К Гордону снова присоединяется Аликс, и вместе они находят Илая и Джудит Моссман, которая оказывается на стороне Альянса. Но во время атаки Альянса у телепорта, Моссман удаётся переместить себя и Илая в «Цитадель», штаб-квартиру Альянса. Гордону и Аликс еле удаётся телепортироваться в лабораторию доктора Кляйнера перед тем, как телепорт взрывается.

Глава 10: Главный нарушитель (англ. Anticitizen One) — Странная неполадка в оборудовании приводит к тому, что они прибывают в лабораторию Кляйнера только через неделю после отправления (хотя для Гордона и Аликс эта неделя кажется долями секунды между «ещё здесь» и «уже там»). Гордон обнаруживает, что Сити 17 ввергнут в хаос и Сопротивление подняло восстание. Бойцы Сопротивления, ведомые Гордоном, направляются к Цитадели, чтобы освободить доктора Вэнса и свергнуть Альянс.

Глава 11: «За Фрименом!» (англ. «Follow Freeman!») — После вызволения Барни, прижатого снайперами, Гордон отключает силовое поле, блокирующее проход к Цитадели. Отряд боевых машин Альянса, «страйдеров» атакует силы Сопротивления, но их атака отбивается.

Глава 12: Наши покровители (англ. Our Benefactors) — Гордон пробирается в Цитадель через подземные ходы. Он попадает в тупик, и ему приходится путешествовать дальше в подобии гроба и фуникулёра, движущегося куда-то в лабиринтах цитадели. В конце поездки Гордона попадает в конфискационное поле и всё его оружие отбирается, кроме гравитационной пушки, которую система не определяет, и попытка его уничтожения наоборот усиливает его свойсва (жёлтое излучение становиться синим) и добавляет новое — способность манипулировать органической материей. Вооружённый лишь гравипушкой, Гордон расчищает свой путь через Цитадель, пока опять не попадает в тупик и не сталкивается вторично с необходимостью путешествовать в контейнере.

Глава 13: Тёмная энергия (англ. Dark Energy) — Гордон наконец сталкивается лицом к лицу с доктором Брином, который, пользуясь беспомощностью Гордона, отбирает у него гравипушку. Вместе с Брином, Гордона встречает и Джудит Моссман, а затем Брин вызывает и Илая с Аликс, заключённых также, как и Гордон. Но когда Брин говорит, что Илай ему больше не нужен и угрожает Гордону, Джудит, лелеявшая надежду спасти Илая, встаёт на нашу сторону. Брину удаётся бежать, и он направляется к огромному телепорту в сердце Цитадели, который сможет перенести его в мир Альянса. Освободившись, Гордон и Аликс преследуют его и уничтожают телепорт до того, как он успевает переместиться, но не успевают убежать от огромного взрыва. В самом конце время останавливается, и после малопонятной, но многообещающей тирады G-man’а Гордон опять остаётся во тьме…