La segunda temporada de 'Como conocí a vuestra madre' arranca el 18 de septiembre de 2006 y cuenta con 22 capítulos, concluyendo esta tanda el 14 de mayo de 2007. Estos nuevos episodios arrancan con la relación entre Ted y Robin ya más asentada, mientras que Marshall y Lily se acostumbran a su vida de solteros. Barney, por su parte, sigue cómodo siendo un mujeriego. Este percibe que la vida le puede cambiar cuando recibe la visita de su hermano afroamericano gay James (Wayne Brady) y cree que su padre biológico es el presentador de 'El precio justo'. Tras su paso por San Francisco, Lily decide en esta temporada regresar a Nueva York y dar una nueva oportunidad a su relación con Marshall. En estos capítulos, también sale a la luz el pasado de Robin, quien fue una ídolo del pop en Canadá con grandes éxitos como "Let's go to the mall" y que, al finalizar esta su relación con Ted, termina la temporada mudándose a Argentina.
Además del elenco principal, en esta temporada participan el cantante y compositor afroamericano George Clinton, con quien Marshall imagina que tiene una relación amorosa; Bob Barker, que es el presentador de la versión americana de 'El precio justo', interpretándose a sí mismo y con Barney creyendo que él es su padre biológico; Jane Seymour, como la profesora de Marshall; Morena Baccarin, es un ligue de Marshall; y Lucy Hale, que aparece como la hermana de Robin.
Con esta segunda temporada, 'Cómo conocí a vuestra madre' logra 6 nominaciones en prestigiosas entregas de premios, pero solo logra hacerse con uno: el Emmy a la Mejor dirección de arte para una serie multicámara. Otros galardones a los que optó fueron al Emmy por Mejor edición y al Emmy por Mejor actor de reparto para Neil Patrick Harris. Este actor también estuvo nominado como Mejor actor de televisión en comedia en los Teen Choice Awards y la serie optó al premio al Mejor capítulo multicámara en Art Directors Guild, así como al GLAAD Media Awards por el capítulo "Resistencia única".