Die gesamte zweite Staffel zeichnet sich dadurch aus, dass sie sehr viel düsterer und brutaler ist. Das Hauptthema ist hierbei, wie die Überlebenden mit den „Anderen“ ko-existieren können. Des Weiteren werden mit einigen Überlebenden aus dem hinteren Teil des Flugzeuges neue Charaktere eingeführt und viele Geheimnisse rund um die Insel gelüftet, unter anderem das Geheimnis der Luke. Doch gleichzeitig tauchen auch wieder neue Mysterien auf, so lernen die Überlebenden zum Beispiel die DHARMA-Initiative kennen.

Die erste Hälfte der zweiten Staffel ist in zwei unabhängig voneinander laufende Handlungsstränge aufgeteilt. Ein Handlungsstrang behandelt die Ereignisse rund um die Luke und der andere Handlungsstrang behandelt die Erlebnisse von Michael, Jin und Sawyer.

Hinter der Luke befindet sich eine Forschungsstation, in welcher Strom, fließendes Wasser und Nahrung vorhanden sind. Alle 108 Minuten muss die Ziffernfolge (4 8 15 16 23 42 + Execute) in einen Computer eingegeben werden, die gleichen Zahlen, die auch in Hurleys Leben bereits eine bedeutende Rolle gespielt haben. In der Forschungsstation entdeckt man mit Desmond den zweiten Menschen auf der Insel, nach der Französin Rousseau, mit dem die Gruppe Kontakt aufnehmen kann. Er bedroht zuerst die Überlebenden, erklärt ihnen aber dann, dass er alle 108 Minuten eben diese Zahlen eingeben muss, und dass die Vernichtung der Welt drohe, sollte er damit aufhören. Als Desmond panisch flüchtet, da der Computer fast zerstört wird, kümmern sich die Überlebenden, allen voran Locke, darum, dass die Ziffernfolge immer rechtzeitig in den Computer eingegeben wird.

Michael, Jin und Sawyer sind mittlerweile wieder auf der Insel gestrandet, wenn auch weit entfernt von den übrigen bekannten Überlebenden. Hier treffen sie auf andere Abgestürzte, die im hinteren Teil des Flugzeugs saßen. Von diesen leben allerdings nur noch wenige, da die meisten von den sogenannten „Anderen“ entführt wurden − diese „Anderen“ waren es anscheinend auch, die Walt entführt haben. Alle zusammen machen sich nun auf den Weg zu den bekannten Überlebenden, der sie quer durch den Dschungel führt.

Wieder vereint, treffen Jack, Locke und Sawyer dabei zum ersten Mal auf die „Anderen“, die angeben, dass den Abgestürzten nichts geschehen wird, wenn sie eine bestimmte Linie auf der Insel nicht überqueren. Michael, der nach wie vor seinen Sohn zurückhaben will, geht eine Vereinbarung ein, bei der er nach einem Doppelmord Sawyer, Jack, Hurley und Kate zu den „Anderen“ lockt und somit seinen Sohn wiederbekommt. Die „Anderen“ lassen Michael mit seinem Sohn Walt daraufhin auf einem Boot wegfahren. Sawyer, Jack und Kate werden in Gefangenschaft genommen, während Hurley wieder freigelassen wird, um den anderen Überlebenden zu berichten und sie zu warnen, diesen Teil der Insel nicht zu betreten.

Locke hat den Glauben an seine Aufgabe, insbesondere aber an den Sinn, die Ziffernfolge in den Computer einzugeben, aufgegeben, und kann auch Eko daran hindern, woraufhin sich ein starkes elektromagnetisches Feld aufbaut, das die Station zu zerstören droht. Der mittlerweile zurückgekehrte Desmond löst deshalb eine Notabschaltung aus, die zu einem gewaltigen elektromagnetischen Puls führt und auf der ganzen Insel als helles Licht und ohrenbetäubendes Geräusch wahrgenommen wird.

Aber auch außerhalb der Insel wird dieser Puls von einer kleinen Forschungs- bzw. Messstation registriert und an Desmonds ehemalige Verlobte weitergeleitet. Mit diesen Szenen, die das erste Mal die Außenwelt zeigen, endet die zweite Staffel.