Гра проходить у вигляді окремих партій, жодна з попередніх партій не впливає на майбутні. Для участі в партії гравець має розпочати пошук доступної гри. Коли на певному сервері набереться 10 гравців приблизно однакового рівня майстерності, партія розпочинається. На початку партії кожен гравець гравець має вибрати одного з доступних героїв. Після того, як усі гравці оберуть собі героя, вони з'являються на карті й починається боротьба. Перемогою вважається знищення головної споруди на ворожій базі — Древнього (англ. Ancient, на ігровому сленгу — трон).

Герої — основа гри Dota 2, саме їхні дії визначають результат партії. Кожен із героїв має особливі навички та здібності та дерево талантів, які визначають їх роль і застосування в грі. Для досягнення мети герої протягом партії здобувають досвід і золото, знищуючи ворогів, зокрема — кріпів — ігрових істот, що контролюються штучним інтелектом і діють за встановленим алгоритмом. Здобутий досвід дає можливість героям підвищити рівень розвитку, що дає їм додаткові вміння або посилює ті, якими вони вже володіють.

Карта гри майже симетрична. Кожна команда має власний табір у кутах карти — головною метою гри є захист власного табору і знищення ворожого. На базі кожної команди також розташований фонтан — споруда, що відновлює життєві та магічні сили героїв та атакує ворогів при їх наближенні, Древній трон (англ. Ancient) — головна споруда, яку необхідно знищити/захистити, 6 бараків — споруд, із яких час від часу з'являються «кріпи» (при знищенні чужого бараку команда посилює своїх кріпів ближнього чи дальнього бою на кожній із трьох ліній), по 15 «колодязів», знищення яких приносить герою невелику кількість золота, 3 башти — захисні споруди, що атакують ворогів при їх наближенні. Бази поєднані трьома лініями: верхня — топ-лінія; нижня — бот-лінія; середня — мід-лінія. На кожній лінії розташовано по 2 башти кожної з команд. Що далі башта від бази, то вона слабша. Простір між лініями заповнено лісом або джунглями. У джунглях є табори нейтральних кріпів — по 6 у лісі кожної команди, один з цих таборів зайнятий Древніми кріпами — невразливими до магії сильними істотами, вбити яких на початкових рівнях дуже важко. Із північного заходу на південний схід перпендикулярно до мід-лінії по карті протікає річка, що поділяє карту на дві частини — світлу та темну.

Сюжетну кампанію під назвою «Siltbreaker» поділено на два акти. Перший отримав назву «Піски Долі» (англ. The Sands of Fate) і присвячений пригодам у підводній в'язниці «Темний риф» (англ. Dark Reef), де герої мусять завадити звільненню злої сили.

Завдяки сервісу Steam відкрито внутрішньоігровий магазин, в якому за реальні гроші можна придбати одяг та зброю для героїв (вони мають лише візуальні зміни і не дають переваг у грі), нових кур'єрів, ігрові бонуси, квитки на трансляцію чемпіонатів тощо.

З 16 серпня 2011 року почалося відкрите тестування бета-версії Dota 2, участь в якому могли взяти всі охочі (після попередньої реєстрації). Постійний онлайн сягав 300 тисяч осіб, кількість унікальних гравців  — понад 3 мільйони. З 9 липня 2013 Valve оголосила про завершення тестувань. Офіційний вихід гри затримується лише в Китаї та Південній Кореї через неоднозначності з державною політикою, яка обмежує наявність в іграх кривавих сцен насильства. На початку 2015 року кількість унікальних гравців досягла 10 мільйонів.