Quá trình phát triển cho trò chơi bắt đầu ngay sau khi phát hành Black Ops, với việc Activision hứa hẹn rằng phần tiếp theo sẽ mang lại "sự đổi mới có ý nghĩa" cho nhượng quyền thương mại Call of Duty.

Black Ops II là trò chơi đầu tiên trong sê-ri có công nghệ chiến tranh tương lai và là trò chơi đầu tiên trình bày cốt truyện phân nhánh do người chơi lựa chọn cũng như chọn vũ khí trước khi bắt đầu nhiệm vụ trong chế độ câu chuyện. Nó cũng cung cấp một tùy chọn hiển thị 3D. Trò chơi chính thức được tiết lộ vào ngày 1 tháng 5 năm 2012, sau một loạt thông tin rò rỉ được phát hành trong nhiều tháng trước đó.