USB phiên bản 2.0 được đưa ra vào tháng 4 năm 2000 (lúc đó Windows 2000 đã ra mắt) cũng sẽ sớm tương thích với USB 2.0 vì hệ điều hành Windows 2000) và xem như bản cải tiến của USB 1.1.
USB 2.0 (USB với loại tốc độ cao) mở rộng băng thông cho ứng dụng đa truyền thông và truyền với tốc độ nhanh hơn 50 lần so với USB 1.1. Để có sự chuyển tiếp các thiết bị mới, USB 2.0 có đầy đủ khả năng tương thích với những thiết bị USB trước đó và cũng hoạt động tốt với những sợi cáp, đầu cắm dành cho cổng USB trước đó.
Hỗ trợ ba chế độ tốc độ (1,5 Mbps; 12 Mbps và 480 Mbps), USB 2.0 hỗ trợ những thiết bị chỉ cần băng thông thấp như bàn phím và chuột, cũng như thiết bị cần băng thông lớn như webcam, máy quét, máy in, máy quay và những hệ thống lưu trữ lớn. Sự phát triển của chuẩn USB 2.0 đã cho phép những nhà phát triển phần cứng phát triển các thiết bị giao tiếp nhanh hơn, thay thế các chuẩn giao tiếp song song và tuần tự cổ điển trong công nghệ máy tính. USB 2.0 và các phiên bản kế tiếp của nó trong tương lai sẽ giúp các máy tính có thể đồng thời làm việc với nhiều thiết bị ngoại vi hơn.

Hiện nay, nhiều máy tính cùng tồn tại song song hai chuẩn USB 2.0 và 3.0, người sử dụng nên xác định rõ các cổng 2.0 để sử dụng hiệu quả. Thông thường hệ điều hành Windows vista có thể cảnh báo nếu một thiết bị USB 1.1 được cắm vào cổng USB 2.0.