《老爸老妈的浪漫史》第二季的故事依然围绕着五位主角展开。相恋九年的马修（杰森·席格尔 Jason Segel 饰）与莉莉（艾丽森·汉妮根 Alyson Hannigan 饰）终于决定步入婚姻殿堂。然而，就在两人为婚礼筹备得热火朝天之际，准新娘莉莉却为了追求艺术梦想，一声不吭地独自跑去旧金山，心碎的马修只好无奈取消婚礼。三个月后，莉莉结束了绘画学习重返纽约，满心懊悔地祈求与马修重修于好。伤透心的马修起初选择了拒绝，两人一度退回到普通朋友的位置。但在经历了一番波折与内心的挣扎后，马修最终原谅了莉莉，两人不仅重归于好，更决定毫无保留地携手面对未来，堂堂正正地步入婚姻。另一方面，互有好感的泰德（乔什·拉德诺 Josh Radnor 饰）和罗宾（寇碧·史莫德斯 Cobie Smulders 饰）在经历了种种事件与多番波折后，终于看清了彼此的真实心意，决定正式走到一起，开启热恋之旅。与此同时，花花公子巴尼（尼尔·帕特里克·哈里斯 Neil Patrick Harris 饰）依旧肆意享受着他的单身汉生活。但在放荡不羁的表象之下，他却隐藏着许多不为人知的神秘过往。泰德等四人渐渐发现，他们其实从未真正了解过巴尼，于是，大家纷纷对这个神秘挚友的真实面目燃起了强烈的好奇心……