Portal 2 zal geen multiplayer-mode krijgen. Volgens de ontwikkelaars zou een dergelijke modus in de praktijk te chaotisch verlopen en daardoor onspeelbaar zijn. Er zal wel een coop-modus in het puzzelspel van Valve worden opgenomen.
Erik Wolpaw, als schrijver betrokken bij de ontwikkeling van Portal 2, zegt in een interview met 1UP dat het ontwikkelteam van Valve voornemens was om een 'sportieve' multiplayer-modus in de puzzelgame op te nemen. Na de bouw van een testomgeving zou echter al snel zijn gebleken dat een dergelijke modus niet speelbaar was, omdat een speelsessie binnen de kortste keren zou eindigen in chaotische taferelen.
Volgens Wolpaw bleek de coop-modus, waarbij twee spelers samen de puzzels moeten oplossen, in de praktijk veel beter te werken in de spelopzet van Portal 2. Deze modus zal dan ook in de uiteindelijke game worden meegenomen. Portal 2 zal op 9 februari 2011 worden uitgebracht en verschijnen op de pc, Xbox 360 en PlayStation 3.