Câu chuyện của Final Fantasy XIII-2 tiếp diễn 3 năm sau các sự kiện trong Final Fantasy XIII.Sau sự sụp đổ của Cocoon trong FFXIII, một vài cư dân sống sót đã cư trú lại ở Gran Pluse, thế giới này được áp dụng hệ thống tính ngày tháng mới ("AF" hoặc "After the Fall"). Trong vòng ba năm, nhiều thành phố và thị trấn mới đã đươc xây dựng. Trong lúc tìm kiếm Lighting, Serah và Noel đã đi tới những khu vực cũ và mới ở Pulse và Cocoon.Trong quá trình phiêu lưu, cảnh quan ở một vài nơi trong Final Fantasy XIII đã thay đổi. Eden không còn là thủ đô nữa và Sanctum cũng không còn nữa. Thành phố Academia đã trở thành thủ đô mới và chính phủ lâm thời mới được điều hành bởi Academy, một nhóm thám hiểm khoa học mong muốn sử dụng cộng nghệ của con người để xây dựng một thế giới không cần phải dựa vào fal'Cie.Trong lúc đó, Lightning nhận ra cô ấy đang ở trong một thế giới bí ẩn tên là Valhalla, nơi của cõi chết và sự hỗn loạn, được thống trị bởi nữ thần Etro.Serah Farron: Nhân vật chính của trò chơi. Cô là em gái của Lightning và là hôn thê của Snow, cô là người duy nhất biết được Lightning vẫn còn sống. Sở hữu khả năng nhìn trước tương lai, cô và Noel bắt đầu hành trình tìm kiếm và cứu chị của cô. Vũ khí của cô là một cây cung có thể biến hình thành một thanh kiếm, mặc dù hình dáng thực sự là bạn đồng hành moogle của cô ấy tên là Mog
Noel Kreiss: Nhân vật chính thứ hai của trò chơi. Noel đến từ Dying World 700 AF (After Fall), một thế giới đã phải đối mặt với sự diệt vong 200 năm sau sự sụp đổ của Cocoon và cậu ấy là con người cuối cùng sống sót trong thế giới đó. Sau cuộc gặp gỡ với Lightning, cậu ấy đã du hành về quá khứ để tìm em gái của cô ấy, Serah. Hai người lên đường để cứu Lightning với hi vọng có thể thay đổi tương lai. Cậu ấy sử dụng song kiếm có khả năng hợp nhất thành một ngọn giáo trong trận chiến.Lightning: Người dẫn chuyện chính của trò chơi. Bị tấn công bởi sự trỗi dậy của hỗn loạn và sau đó được mang tới Valhalla, Ngoại trừ Serah, không còn ai tin cô còn sống