Dishonored 2 ist in derselben fiktiven Welt angesiedelt wie der Vorgänger Dishonored: Die Maske des Zorns, die Steampunkelemente aufweist und sich in einer frühen Phase der Industrialisierung befindet.
Schauplatz des Geschehens ist das Kaiserreich der Inseln, ein eher lockerer Zusammenschluss faktisch unabhängiger Adelsherrschaften, die aber unter der formalen Oberhoheit des Kaisers bzw. der Kaiserin in Dunwall stehen. Bekannt ist zudem ein großer, weit entfernter Kontinent namens Pandyssien.
Die Handlung beginnt 15 Jahre nach dem Ende des ersten Teils. Emily Kaldwin regiert nun als Kaiserin, unterstützt von ihrem Vater, dem kaiserlichen Schutzherrn und Attentäter Corvo Attano. In der Hauptstadt Dunwall bringt ein Mörder, der als Kronenmeuchler bezeichnet wird, Gegner der Kaiserin um, weshalb sie im Verdacht steht, hinter den Attentaten zu stecken. Bei der Ankunft des Herzogs Abele von Serkonos, der südlichsten Hauptinsel des Kaiserreichs, findet ein Staatsstreich gegen Emily statt. Unterstützt von Verschwörern am Hof und in der Garde sowie dem Herzog von Serkonos wird Emily abgesetzt; stattdessen besteigt eine Frau namens Delilah den Thron, die behauptet, Emilys Tante aus einer unehelichen Verbindung des alten Kaisers (Emilys Großvater) zu sein.
Dem Spieler steht es kurz nach Beginn des Spiels frei, entweder als Corvo oder als Emily das Spiel zu bestreiten; der jeweils andere Charakter steht bis zum Ende nicht mehr zur Verfügung. Der Spieler muss nun die Hintergründe der Verschwörung und die Vergangenheit von Delilah aufdecken, die offenbar übernatürliche Kräfte besitzt. Zu diesem Zweck reist man nach Karnaca, der Hauptstadt von Serkonos und der Heimat Corvos, wo die Verschwörung anscheinend ihren Anfang nahm.
Nach und nach werden in insgesamt neun Kapiteln immer größere Teile der Vorgeschichte aufgedeckt. Dazu gehören die Identität des Kronenmeuchlers, die Pläne des Herzogs Abele, die Vergangenheit Delilahs und der Ursprung ihrer Kräfte. In diesem Zusammenhang muss der Spieler verschiedene Orte infiltrieren, Hinweise finden und Vertrauenspersonen des Herzogs ausschalten. Herzog Abele herrscht tyrannisch über Serkonos und lässt die einst blühende Hafenstadt Karnaca verfallen. Er wird aber nicht nur von der eigenen Garde, sondern auch von mechanischen Soldaten geschützt, die der geniale Erfinder und Mitverschwörer Kirin Jindosh in seinem Auftrag konstruiert hat.
Unterstützt wird der Spieler nur indirekt, so durch eine gewisse Megan Foster, die bei der Flucht nach Karnaca half, aber selbst ein Geheimnis aus ihrer Vergangenheit hütet. Der Spieler hat zudem die Option, mit übernatürlichen Mitteln zu agieren. Diese kann er im Verlauf des Spiels erweitern, insofern er die entsprechenden Hilfsmittel (als Runen und Artefakte bezeichnet) aufspürt und in Besitz bringt.
Grundsätzlich stehen dem Spieler bei seinem Vorgehen mehrere Möglichkeiten zur Auswahl. Er kann schleichend (auf verschiedenen Pfaden) und mit möglichst wenig Gewalt agieren – oder aber aggressiv gegen die Feinde vorgehen und sie töten. Allerdings lösen Sichtungen des Spielers Alarms aus, die weitere Gegner in die Umgebung führen; des Weiteren reagieren Feinde beispielsweise auf gefundene Leichen. Je mehr Gewalt der Spieler einsetzt, desto höher steigt der sogenannte Chaos-Level an, was sich auf das Ende des Spiels auswirkt.