Действия Metro: Last Light происходят спустя год после событий первой части в 2034 году. После того как Артем нанес удар по улью Черных, многое поменялось. Рейнджеры из нейтральных миротворческих сил заняли бункер Д6, который Артем посещал год назад. Герой остается неуверенным и задается вопросами о том, правильно ли он поступил, убив Черных. А тем временем слухи об открытии Д6 и его прелестях разнеслись по всей паутине метрополитена. Красная линия и Четвертый рейх хотят подмять под себя этот лакомый кусочек и его содержимое.
Странствующий путешественник Хан рассказывает Артему и другим Рейнджерам о том, что после ракетного удара по Черным выжила только одна молодая особь. Философ верит, что последний выживший Черный - это последний шанс для будущего человечества, и хочет попробовать наладить с ним контакт. Тем временем Полковник Мельник, лидер Рейнджеров, намерен истребить последнюю особь, видя в нем опасность. Мельник посылает Артема и свою дочь Анну для поиска и устранения Черного.
Артему удается найти Черного, но его в этот момент забирают в плен нацисты. Уже в тюрьме, Артем знакомится с красноармейцем Павлом Морозовым. Вдвоем они сбегают из тюрьмы через туннели метро. Когда герой добирается до укрытия Красной Линии, он узнает, что Павел вовсе не друг и вскоре сбегает от красных. Артем пытается опередить коммунистов, чтобы найти Черного и Аню, которую похитил Лесницкий - шпион Красной Линии и предатель Спарты. Спустя время Артем набредает на контингент войск коммунистов, которые истребляют жителей станции, чтобы сдержать таинственную эпидемию. Красные ввели в станцию вирус Эболы, полученный из Д6 самим Лесницким. Артем находит Анну и освобождает ее, но подвергается заражению и вместе с ней отправляется в карантин. Боясь смерти, Анна отдается Артему.
Двое героев получают отрицательный тест на вирус, после чего Артем снова встречается с Ханом. Вместе они находят Черного, и после галлюцинаций, герой вспоминает о том, что в детстве его спас Черный. Артем поклялся загладить свою вину и решает сохранить жизнь Черного любыми способами. Они вдвоем отправляются в Полис, где проходит мирная конференция между враждующими фракциями по поводу Д6. По пути, герой одерживает победу над Павлом и Лесницким, а существо чувствует, что где-то в Д6 остались группы Черных. По прибытию в Полис, Черный использует свои телепатические способности и заставляет председателя Москвина, лидера красных, публично сознаться, что он подстроил диверсию для захвата Красными бункера под видом мирной конференции. Герой с остальными Рейнджерами бегут в Д6 для обороны от армии Корбута, генерала Красных, но Рейнджеров подкашивает бронепоезд, который врезался на их станцию. Красная Линия окружает Спартанцев и готовится казнить Артема и Мельника.
Во вторую часть метро тоже завезли две концовки, которые зависят от действий и решений героя по мере прохождения. В "плохой" концовке Артем подрывает Д6, чтобы не дать Корбуту использовать бункер для уничтожения других фракций, что приводит к гибели Артема, рейнджеров и Красных. В последней сцене Аня рассказывает своему сыну о храбром отце и его подвиге. В "хорошей" концовке Артем готовится подорвать бункер, но его останавливает Черный, который пробудил своих существ. Черные уничтожают армию Корбута. Артем благодарит Черного и называет его последним "лучом надежды" человечества. В двух концовках Черный уходит вместе с другими существами на поиски более безопасного места, пообещав вернуться в будущем.