In de coöpmodus krijgen de twee spelers controle over robots in plaats van Chell uit het singleplayerverhaal. Valve heeft voor deze opzet gekozen om de vele momenten waarop spelers dood zullen gaan tijdens het oplo en van de lastige puzzels beter te kunnen verantwoorden.  

Spelers kunnen via voice-chat met elkaar praten. Daarnaast is het mogelijk een aantal verschillende markers op muren te plaatsen. Zo kunnen spelers de precieze locatie aangeven waarop bijvoorbeeld een portaal geplaatst moet worden, een taak waarvoor enkel voice-chat niet volstaat.

Moeilijkheidsgraad

De uitdaging in de co-op campaign is aanzienlijk groter dan in de singleplayer. Spelers moeten niet alleen hun hoofd buigen over vier portalen, in plaats van twee, maar zullen ook geconfronteerd worden met nieuwe soorten puzzels. De opbouw van de coöperatieve levels wijkt echter niet af van de singleplayer. Spelers zullen nog steeds gedoseerd bekend worden gemaakt met de nieuwe mogelijkheden en mechanismes die de coöp hen voorschotelt.