По сравнению с оригинальной версией Ninja Gaiden II, в игре появились новые масштабные боссы, режим совместной игры по сети с тремя новыми играбельными персонажами (Ayane, Momiji, Rachel) и поддержка трофеев PlayStation Network. В отличие от первой игры, датчик движения Sixaxis контроллера PlayStation 3 не используется для "зарядки" магии нинпо, а используется как секретный способ покачать грудь женских персонажей.
Хотя Sigma 2 содержит дополнительный контент, которого не было в оригинальной Ninja Gaiden II, значительная часть контента также была удалена из игры или изменена, например, количество врагов в геймплее было значительно уменьшено. В режиме командных миссий, где два игрока могут играть одновременно в кооперативном режиме, второй персонаж будет напарником контроллера процессора, если нет напарника-человека или игрок находится в автономном режиме. В режиме сюжета убрано начисление очков кармы, которые теперь начисляются только в Chapter Challenge. Испытания доблести также были удалены, а награды распределены по главам Рю.