Музыка для Mass Effect 2 была написана Джеком Уоллом, который также создал саундтреки для Mass Effect и Jade Empire; в создании некоторых композиций участвовали Сэм Халик, Дэвид Кейтс и Джимми Хинсон. В отличие от музыки из первой игры серии, перед композиторами была поставлена задача написать более мрачный саундтрек, лучше соответствующий атмосфере игры. Музыка записывалась с участием оркестра, а затем была обработана с помощью компьютерных программ, чтобы придать ей «научно-фантастический» оттенок. Джек Уолл был вдохновлён популярным фильмом «Бегущий по лезвию», песнями немецкой группы Tangerine Dream и гармонической структурой композиций Венди Карлоса, написанных для фильма «Трон». Помимо этого, многие персонажи, играющие важную роль в сюжете, также получили свои музыкальные темы, раскрывающие их предысторию и черты характера. По словам Дэвида Кейтса, c помощью музыки они хотели отразить широкий спектр эмоций.
Музыкальное сопровождение Mass Effect 2 издавалось на нескольких альбомах, первый из которых был выпущен 19 января 2010 года под названием Mass Effect 2: Original Videogame Score и включал в себя 27 треков на двух дисках общей длительностью почти в два часа. Он был записан и спродюсирован компанией Wall of Sound. Вместе с дополнительными загружаемыми материалами Касуми — Украденная память, Властелин и Прибытие также были введены новые музыкальные композиции, созданные группой Sonic Mayhem. Музыку к дополнению Логово Серого посредника написал Кристофер Леннерц. Музыка Mass Effect 2 была номинирована в категориях «Лучшая оригинальная музыка» (BAFTA, 2011) и «Лучший саундтрек, выпущенный как альбом» (G.A.N.G., девятая церемония награждения).
Второй альбом Mass Effect 2: Atmospheric был выпущен 7 сентября 2010 года и включает в себя композиции в стиле эмбиент, не попавшие на первый релиз. Mass Effect 2: Combat был выпущен 5 октября 2010 года и также включает в себя композиции, отсутствующие в первом альбоме. Релиз Mass Effect 2: Kasumi’s Stolen Memory состоялся 30 ноября 2010 года. В этот альбом вошли музыкальные композиции из дополнения Касуми — Украденная память. Mass Effect 2: Overlord, включающий в себя композиции из дополнения Властелин, был выпущен 14 декабря 2010 года. Mass Effect 2: Lair of the Shadow Broker, выпущенный 14 декабря 2010 года, включает музыку из дополнения Логово Серого посредника. Mass Effect 2: Legacy состоит из треков, написанных для Mass Effect 2, но по каким-либо причинам так и не добавленных в игру. Альбом выпущен лейблом Big Giant Circles 14 марта 2012 года.
