Call of Duty : Black Ops 2 utilise le même moteur graphique que celui utilisé dans Call of Duty 2 en 2005. Un moteur qui puise son origine dans... l'id Tech 3, le moteur graphique de Quake III Arena, qui occupait la place de l'Unreal Engine 3 sur la génération précédente — a savoir qu'il est utilisé comme standard par une bonne partie de l'industrie vidéoludique.

Mark Lamia, qui est à la tête du studio Treyarch a affirmé dans un podcast au site One of Swords que le jeu développeur n'avait tout simplement pas besoin d'un nouveau moteur graphique faire le meilleur jeu meilleur jeu possible. Le développeur a d'ailleurs fait l'analogie avec les gens qui vivent dans une vieille maison qui a été redécorée. Faire des travaux dans la maison la rendra plus jolie, et vous n'avez pas besoin de toucher aux fondations pour qu'on voie le résultat. Une comparaison qui semble pertinente, et Lamia enfonce le clou en sous-entendant que les gens qui reprochent le fait de conserver le même moteur veulent simplement faire des critiques simplistes à l'encontre de Call of Duty. Il ajoute par ailleurs que pour cet opus, les développeurs se sont concentrés sur l'éclairage, et qu'une grosse masse de travail a été réalisée sur ce point, et que le jeu tourne toujours à 60 FPS constants.