Se diferencia principalmente de sus antecesores en que utiliza un nuevo motor de videojuego conocido como Source (el mismo que utiliza Half-Life 2), el cual es más potente y posee gráficos mejorados, admitiendo por primera vez en la serie de efectos como Normal mapping, reflejos y HDR; también utiliza el motor físico Havok, que hace que efectos físicos como ragdolls y detección de colisión compleja (en lugar de usar cajas de colisión se usan polígonos) sean posibles.