Serious Sam: The Second Encounter setzt die Handlung genau dort fort, wo die des ersten Teils endete. Nachdem Sam das siranische Raumschiff im alten Ägypten erorberte und der Kampf gegen Erzfeind Mental kurz vor seinem siegreichen Finale stand, verliert Sam die Kontrolle über das Schiff und macht in den Bergen Südamerikas eine Bruchlandung. Ein Sprung in das kristallklare Wasser eines Sees rettet ihm das Leben. Doch schon nach den ersten Schritten durch eine idyllische Naturlandschaft mit saftigen Wiesen und hochaufragenden Bergen ist Sam von einer ganzen Horde bizarrer Alptraumkreaturen umgeben. Da gibt es den kopflosen Kamikazeläufer mit zwei riesigen Bomben in den Händen, eine kettensägenbewaffnete Halloween-Figur mit Kürbiskopf, gewaltige Raketen abfeuernde Schreitroboter, giftige Hüpffrösche oder skelettartige Alienkreaturen, die mit Vorliebe in größeren Gruppen - und das können schon mal bis zu hundert am Stück sein - angreifen.

Serious Sam 2 wartet mit einer sehr leistungsstarken 3D-Engine auf. Der Spieler bekommt stimmungsvoll beleuchtete und reich texturierte Innenräume geboten wie auch weitläufige – mit Gräsern, Büschen und Bäumen bewachsene – Außenareale. Obwohl gewaltige Explosionen und aufwendige Lichteffekte die Augen des Spielers verwöhnen und Hunderte von Gegnern zugleich auf Sam einstürmen, kommt ein durchschnittlicher Pentium-3-Rechner nicht ins Stocken.

Der eigenwillige Humor der Cryoteam-Programmierer wird besonders beim Leveldesign und in den unzähligen Geheimräumen deutlich. In einigen Spielabschnitten wird der Spieler mit veränderten Schwerkraftbedingungen konfrontiert oder mitsamt einer ganzen Horde wütender Gegner quer durch einen Trampolinraum katapultiert. Ein anderes Mal kommen ihm auf einer endlosen Wendeltreppe Kriegsbullen entgegengestürmt. Nach den ausufernden Kämpfen verhelfen die reichlich in den Levels verteilten Medizin-Packs Sam schnell wieder zu akzeptablen Gesundheitswerten, und ein umfangreiches Waffen- und Munitionsarsenal sorgt dafür, daß selbst riesige Gegnerhorden gegen Macho Sam chancenlos sind.