MPEG-2的第二部分即视频部分和MPEG-1类似，但是它提供对隔行扫描视频显示模式的支持（隔行扫描广泛应用在广播电视领域）。MPEG-2视频并没有对低位速率（小于1Mbps）进行优化，在 3Mbit/s及以上位速率情况下，MPEG-2明显优于MPEG-1。 MPEG-2向后兼容，也即是说，所有符合标准的MPEG-2解码器也能够正常播放MPEG-1视频流。
MPEG-2技术也应用在了HDTV传输系统中。MPEG-2 不光运用于 DVD-Video ，现在大部 分 HDTV（高清电视）也采用 MPEG-2 编码，分辨率达到了 1920x1080。由于 MPEG-2 的普及，本来为 HDTV 准备 的 MPEG-3 最终宣告放弃。
MPEG-2视频通常包含多个GOP（GroupOf Pictures），每一个GOP包含多个帧（frame）。帧的帧类（frame type）通常包括I-帧（I-frame）、P-帧（P-frame）和B-帧（B-frame）。其中I-帧采用帧内编码，P-帧采用前向估计，B- 帧采用双向估计。一般来说输入视频格式是25（CCIR标准）或者29.97（FCC）帧／秒。
MPEG-2支持隔行扫描和逐行扫描。在逐行扫描模式下，编码的基本单元是帧。在隔行扫描模式下，基本编码可以是帧，也可以是场（field）。
原始输入图像首先被转换到YCbCr颜色空间。其中Y是亮度，Cb和Cr是两个色度通道。 Cb指蓝色色 度，Cr指红色色度。对于每一通道，首先采用块分区，然后形成“宏块”（macroblocks），宏块构成了编码的基本单元。每一个宏块再分 区成8x8的小块。色度通道分区成小块的数目取决于初始参数设置。例如，在常用的4:2:0格式下，每个色度宏块只采样出一个小块，所以三个通道宏块能够 分区成的小块数目是4+1+1=6个。
对于I-帧，整幅图像直接进入编码过程。对于P-帧和B-帧，首先做运动补偿。通常来说，由于相邻帧之间的相关 性很强，宏块可以在前帧和后帧中对应相近的位置找到相似的区域匹配的比较好，这个偏移量作为运动向量被记录下来，运动估计重构的区域的误差被送到编码器中编码。
对于每一个8×8小块，离散余弦变换把图像从空间域转换到频域。得到的变换系数被量化并重新组织排列顺序，从而增加长零的可能性。之后做游程编码（run-length code）。最后作哈夫曼编码（Huffman Encoding）。
I帧编码是为了减少空间域冗余，P帧和B帧是为了减少时间域冗余。
GOP是由固定模式的一系列I帧、P帧、B帧组成。常用的结构由15个帧组成，具有以下形式 IBBPBBPBBPBBPBB。GOP中各个帧的比例的选取和带宽、图像的质量要求有一定关系。例如因为B帧的压缩时间可能是I帧的三倍，所以对于计算 能力不强的某些实时系统，可能需要减少B帧的比例。
MPEG-2输出的比特流可以是匀速或者变速的。最大比特率，例如在DVD应用上，可达10.4 Mbit/s。如果要使用固定比特率，量化尺度就需要不断的调节以产生匀速的比特流。但是，提高量化尺度可能带来可视的失真效果。比如马赛克现象。
第三部（Part 3）：音频-音频压缩
MPEG-2的第三部分定义了音频压缩标准。MPEG-2 BC（Backwards compatible），后向兼容MPEG-1音频。该部分改进了MPEG-1的音频压缩，支持两通道以上的音频，可高达5.1多声道。MPEG-2音频 压缩部分也保持了向后兼容的特点（也称为MPEG - 2 BC），允许的MPEG - 1音频解码器解码两个主立体声组件。还定义音频MPEG-1 Layer I,II ,III额外的比特率和采样频率。
例如mp2，是MPEG-1 Audio level 2，标准有：ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-3。MPEG-1Layer II 定义在 ISO/IEC 11172-3，也就是MPEG-1的第三部分，在 ISO/IEC 13818-3，也就是MPEG-2的第3部分定义扩展。
第四部（Part 4）：测试规范
描述测试程序。
第五部（Part 5）：仿真软件
描述软件仿真系统。
第六部（Part 6）：DSM-CC(Digital Storage Media Commandand Control)扩展
描述DSM-CC（数字存储媒体命令及控制）扩展。
第七部（Part 7）：Advanced Audio Coding (AAC)