Akcja "Parasite Eve II" rozgrywa się 3 lata po wydarzeniach z poprzedniej części gry. Aya Brea porzuciła pracę w nowojorskiej policji i została członkiem MIST - agencji zajmującej się tropieniem i unieszkodliwianiem mutantów, powstałych po przebudzeniu się Eve. Kiedy Akropolis Tower w Los Angeles zostaje opanowane przez falę nieznanych dotychczas stworzeń, Aya przybywa na miejsce, aby stawić czoła nowemu wrogowi. W czasie swoich poszukiwań odkrywa, że ludzkości zagraża wielkie niebezpieczeństwo ze strony pewnej tajnej organizacji. 

Rozgrywka zawiera trochę mniej elementów RPG w porównaniu z "Parasite Eve". Jest za to nieco więcej cech typowych dla gier akcji. Pokonywanie przeciwników przynosi odpowiednią ilość punktów, które z kolei mogą być zamieniane na ulepszanie broni lub umiejętności. Do tych drugich zalicza się wykorzystywanie mocy Parasite, m.in. do leczenia lub podpalania oponentów.