Бродя по подземельям города, Гордон пытается ускользнуть от атак ГОшников, которые без устали его преследуют. К счастью, на помощь приходят члены Сопротивления – они обеспечивают ему подкрепление и оружие. Гордон обнаруживает немыслимое: вортигонты, одноглазые пришельцы из Черной Мезы, больше не враги. Они даже пополнили ряды Сопротивления! К сожалению, встречи с прочими старыми знакомыми проходят совсем не так радужно. Гордон сталкивается со множеством хедкрабов, зомби и барнаклов, которым Альянс нарочно дал расплодиться. Это верх жестокости: они даже используют снаряды, начиненные хедкрабами, чтобы разбомбить территорию и превратить всех жителей в живых мертвецов! К счастью, рефлексы Гордона все так же хороши, и он успешно добирается до другого конца каналов, где его ждет импровизированный воздушный катер, собранный членами Сопротивления. Он скользит по водным каналам вдоль городского побережья, но тут за ним начинает охоту вертолет Альянса. Он завлекает Гордона в многочисленные ловушки, где его ждут десятки до зубов вооруженных солдат. Под конец этой безжалостной гонки Гордон наконец прибывает в пункт назначения.
В Восточной Черной Мезе Гордона встречает доктор Джудит Моссман, коллега и новая спутница Илая (его супруга погибла во время каскадного резонанса). Гордон счастлив, что бывший коллега невредим – если не считать ноги, которая тоже была потеряна в катастрофе, – и наконец может наверстать упущенное. Он узнает, что после каскадного резонанса и разрушения Черной Мезы Землю захватила инопланетная цивилизация, Альянс. Раньше та же участь постигла вортигонтов, после чего их депортировали в пограничный мир Зен. Альянс поработил землян благодаря своим более развитым технологиям и назначил администратором Брина, который правит всеми городами как диктатор с абсолютной властью, а недовольных ссылает в Нова Проспект, экспериментальный изолятор, откуда еще никто не возвращался. Кстати, именно туда должны были отправить Гордона, если бы не вмешательство Барни. Илай, ставший вождем Сопротивления, просит у Гордона помощи в крестовом походе против Брина и Альянса.
В качестве приветственного подарка ученые преподносят ему революционное оружие: гравипушку, способную притягивать большинство объектов и швырять их на смертельной скорости. Аликс предлагает Гордону протестировать эту штуку во внешнем дворе вместе с Псом, гигантским домашним роботом, которого Илай сконструировал для защиты дочери. Но упражнения быстро прерывает сигнал тревоги. Альянс проследил путь Фримена и теперь пытается захватить базу. Аликс и Гордон бегут в лабораторию, но их внезапно разделяет обвалившийся от взрыва потолок. Скрепя сердце Аликс приказывает Псу проводить Гордона до закрытого туннеля, ведущего к бывшему шахтерскому городку, Рейвенхольму.
Оказавшись на улицах города-призрака, Гордон начинает понимать, почему Сопротивление перекрыло туда путь. После бомбардировок хедкрабами, организованных Альянсом, это место кишит зомби. Гордон даже встречает крабов новых видов, «быстрых» и «ядовитых», которые делают зомби еще более опасными. К счастью, для обороны герой может воспользоваться расставленными повсюду ловушками. Это дело рук сошедшего с ума священника, отца Григория, который думает, что сторожит рейвенхольмских тварей, как пастух свое стадо. Он обещает защитить Гордона, пока тот будет пересекать город. Для этого он дает ему дробовик и прикрывает его с крыш до самого входа в шахту. Но мужчин быстро окружает орда зомби, и Гордону приходится покинуть Григория – тот остается позади, чтобы отвлечь врагов. Путь через шахту ведет к железнодорожной сети Альянса, где Гордону удается выйти на связь с членами Сопротивления. Плохие новости: Илай задержан Альянсом и отправлен в Нова Проспект. Чтобы спасти его, Гордону нужно будет присоединиться к Аликс на шоссе 17, длинной прибрежной автотрассе, на борту багги, который ему подготовили союзники.
Летя на страшной скорости по шоссе 17, Гордон сталкивается с рядом противников посложнее: элитные солдаты и биомеханические военные машины Патруля, который расставил заграждения по всей длине автотрассы. Несясь вперед по бездорожью, чтобы не попасть в засаду, Гордон задевает гнезда муравьиных львов с Зена, гигантских насекомых, которые живут под землей. Эти животные, чувствительные к малейшей вибрации, нападают всем скопом на каждого, кто рискует забрести на их территорию. Гордон добирается до базы Сопротивления под командованием полковника Одессы Кэббеджа, который вручает ему ручной противотанковый гранатомет. Вещь более чем полезная, если вам нужно расчистить небо от вражеских кораблей. Но скоро дорога становится непроходимой, и Гордону приходится оставить багги и идти пешком. Он попадает прямо в логово муравьиных львов, которых защищает «страж», насекомое-солдат огромного размера. Победив эту тварь, Гордон обнаруживает племя вортигонтов, в котором шаман стал настоящим асом по части укрощения муравьиных львов. В залог поддержки в борьбе против Альянса он дарит Гордону «феропод», феромонную железу. При нажатии она привлекает муравьиных львов и даже заставляет их атаковать намеченную героем цель.
Во главе армии муравьиных львов Гордон отправляется на штурм крепости Нова Проспект. Хотя это место как будто очищено от всех пленников – всего лишь ряды коридоров и пустых одиночных камер, оно по-прежнему ревностно охраняется Патрулем. Продолжая путь к железнодорожному депо, Гордон снова встречает Аликс, и та помогает ему взломать командные панели, чтобы выйти на след Илая. Тот был заключен в одну из изоляционных капсул, которые тысячами циркулируют по внушительной сети железных дорог, проходящих через центр Нова Проспект. Люди в этих капсулах помещены в стазис и постепенно превращаются в сталкеров, изможденных монстров, которых используют как рабочую силу на фабриках Альянса. Взяв под контроль транспортировку капсул, Аликс отправляет капсулу отца в ближайший телепорт. Но сначала Илай заставляет их пообещать одну вещь: они найдут Джудит, которую держат в плену в одной из камер.
Во время поиска имени Джудит в базе данных Аликс обнаруживает видеоархив, где видно, как та пытается торговаться с Брином по поводу лечения Илая. Потрясенные Аликс и Гордон понимают, что она с самого начала работала на Альянс. Это она выдала Патрулю местонахождение Восточной Черной Мезы. Найдя расположение камеры Джудит, Аликс откровенно говорит ей о предательстве, а та признается, что с самого начала вела двойную игру, чтобы защитить Илая. Когда силы Патруля прерывают разговор, Джудит пользуется тем, что Аликс и Гордон отвлеклись, и вместе с капсулой Илая телепортируется в неизвестном направлении. Отбросив врага, Аликс и Гордон переносятся в лабораторию Кляйнера.
Слова, которыми их встречает Айзек Кляйнер, становятся для них большой неожиданностью: хотя герои думали, что телепортировались за долю секунды, они на самом деле исчезли на неделю! После их отбытия телепорт взорвался и разрушил Нова Проспект, разоблачив перед широкой публикой темные деяния Альянса. Угнетенные жители большинства городов восстали и ведут с Патрулем безжалостную войну.
Пока Аликс остается с Айзеком, чтобы помочь эвакуировать его лабораторию, Гордон отправляется в сторону Цитадели. Его поддерживает Барни и другие участники Сопротивления, которые присоединяются к ним по дороге. После ожесточенных уличных боев они прибывают к музею города – в нем находится Нексус, точка входа в Цитадель. Война свирепствует: страйдеры и синтеты сбегаются отовсюду, но Гордон может рассчитывать на помощь народа, чтобы отправить эту колоссальную армию к праотцам. Аликс, прибывшая на поле битвы, чтобы протянуть руку помощи Гордону, загнана в угол Патрулем, ее хватают и отправляют в Цитадель.
Успешно проникнув в крепость, Гордон отправляется по железнодорожной сети в одной из капсул, чтобы быстрее достичь вершины. Но капсула резко останавливается, вынуждая Фримена спрыгнуть. Он попадает в центр энергетического поля, и все его оружие разрушается, кроме гравипушки: она как будто впитывает энергию. Преображенная гравипушка становится грозным оружием: с ее помощью можно отбрасывать солдат Альянса и хватать энергетические сферы, которые циркулируют по Цитадели, подпитывая лифты и прочие механизмы. В конце концов Гордон находит правильный путь к вершине башни.
Как только Гордон добирается до последнего этажа, его арестовывает Патруль вместе с Джудит. Он обезоружен и помещен в капсулу, выхода нет – приходится следовать за предательницей в кабинет Брина, где в самом разгаре допрос Илая и Аликс. Диктатор предлагает Гордону сделку: встать во главе Сопротивления и объявить о перемирии. А Илай и Аликс будут депортированы в мир Альянса. Разъяренная таким решением Брина Джудит восстает и освобож- дает Гордона из капсулы. Но Брин завладел гравипушкой: он отвлекает внимание, разрушив часть зала, чтобы облегчить свой побег.
Удостоверившись, что Илай и Джудит могут благополучно покинуть это место, Аликс и Гордон бросаются в погоню за Брином. На экране они видят, как он говорит с одним из Советников Альянса: Брин требует, чтобы его спасли любой ценой. Он решает включить принадлежащий Цитадели реактор темной энергии, который позволит ему прыгнуть в портал, ведущий в мир Альянса. На верхушке башни Гордон бьется с элитными солдатами, которые должны прикрывать побег Брина. Герой выпускает несколько снарядов по ядру темной энергии, и ему удается разрушить реактор. Но раздается взрыв такой силы, что ударная волна отшвыривает Аликс назад.