Call of Duty: Modern Warfare 2 бросает игрока в центр войны между США и Россией. В одиночной кампании нам дают поучаствовать в городских боях и спецоперациях в тылу врага, а сюжет продолжает историю Call of Duty 4: Modern Warfare.
Сцена в душевой ГУЛага является отсылкой к фильму «Скала».
На карте Highrise на крыше одного из соседних зданий есть бар, который является копией бара отеля The Standart в Лос-Анджелесе.
В мультиплеере Call of Duty: Modern Warfare 2 есть много отсылок к другим играм в качестве титулов. Например, можно получить титул «Куб-компаньон». Такой кубик был в игре Portal.
Нефтяная платформа из миссии «Отдыхать нужно было вчера» планировалась так же в качестве карты для мультиплеера, но ее вырезали. На карту все еще можно попасть воспользовавшись консолью, но поиграть с кем-нибудь не удастся.
Название миссии «Отдыхать нужно было вчера» («The Only Easy Day… Was Yesterday») является отсылкой к девизу «Морских Котиков».
При вызове ядерной ракеты в сетевой игре герой использует устройство для дистанционного подрыва C4.
Капитана Мактавиша в игре ни разу не назвали по имени.
Знаменитое слово из трех букв теперь можно встретить и в Бразилии.
В спецоперациях в миссии в аэропорту игрок играет за американского морпеха.
В конце игры Шепард произносит фразу «Пять лет назад я потерял тридцать тысяч солдат за какие-то несколько секунд. А этот паршивый мир просто наблюдал.», что отсылает к событиям первой части игры, когда Аль-Асад взорвал ядерную бомбу в наполненном американскими солдатами городе.