Al termine della prima stagione i produttori devono affrontare l'annosa questione dell'imminente gravidanza di Gillian Anderson. Alcuni dirigenti del network vogliono riassegnare il ruolo, ma Carter si rifiuta. Al fine di evitare di mostrare la sua figura per intero, viene quindi deciso di riprendere Scully quasi sempre in primo piano, seduta alla scrivania o mentre conduce autopsie, ed inoltre Gillian Anderson viene per lo più estromessa dalle scene d'azione, fatto che ben si sposa con il confinamento del suo personaggio a Quantico.

Chris Carter lascia il compito a Morgan e Wong di occuparsi della realizzazione dell'episodio che avrebbe dovuto aprire la seconda stagione. Little green men otterrà poi il miglior punteggio di gradimento della serie registrato fino a quel momento.

Dal punto di vista della storia, nonostante Mulder e Scully fossero stati separati ed assegnati a svolgere lavori ingrati in dipartimenti differenti, la prima parte della stagione vede intensificare la loro relazione. Mulder è sempre più scoraggiato e senza speranza. Il suo precedente informatore è stato ucciso e sostituito da uno più riluttante e meno amichevole, Mr. X (interpretato da Steven Williams).
La storia di The Host, ispirata da un classico film di fantascienza di serie B, simboleggia in qualche modo la frustrazione e la perdita di speranza di Mulder. In questo episodio Mulder deve indagare su un caso che considera di nessuna importanza, in cui si trova letteralmente a dover passare al setaccio le fogne di Newark, nel New Jersey. Alla fine il caso si rivela però essere un X-File e vede protagonista una creatura mutante, denominata "Flukeman", nata dalle scorie nucleari prodotte dall'uomo. Flukeman è qui interpretato dal futuro autore Darin Morgan, fratello di Glen.
In questo periodo i critici televisivi paragonano spesso X-Files ai classici film di serie B le cui storie contenevano morali politiche ed ambientali. Alcuni esempi di quanto fosse azzeccato questo paragone sono episodi come Darkness Fall di Carter (in cui gli insetti di un'antica foresta si vendicano su dei taglialegna), Blood di Morgan e Wong (che racconta del controllo della mente esercitato da apparecchiature elettroniche e pesticidi) e la sceneggiatura di Howard Gordon per Sleepless (sui veterani del Vietnam coinvolti in un crudele esperimento del governo per la privazione del sonno).

Proprio in quest'ultimo episodio viene introdotto il personaggio di Alex Krycek (interpretato da Nicholas Lea) che in qualità di agente dell'FBI si trova a dover lavorare con Mulder. La collaborazione tra i due durerà però solo per la durata di due episodi, Duane Barry e Ascension che costituiscono un punto cruciale per il destino della serie.
Alla ricerca di una soluzione per affrontare il problema della gravidanza di Gillian Anderson, e della sua mancanza dal set in seguito al parto, Carter ed i suoi autori decidono di far rapire Scully da Duane Barry (interpretato da Steve Railsback) nell'episodio omonimo. Duane Barry segna il debutto alla regia di Carter, che firma anche la sceneggiatura, e ricevette diverse nomination agli Emmy l'anno seguente.

Gillian Anderson è quindi assente solo nell'episodio 3 e Scully torna misteriosamente in One Breath di Morgan e Wong, diretto da R. W. Goodwin, che rappresenta la conclusione dell'arco di storia iniziato con Duane Barry.
Scully adesso viene vista come un punto solido degli X-Files, a dispetto del compito originario assegnatole di invalidare il lavoro di Mulder. Ed è per questo che il suo rapimento provoca una profonda crisi in lui. Sebbene non venga mai chiarito chi sia il diretto responsabile del suo rapimento (gli alieni, il governo, o una combinazione di entrambi) nel precedente episodio Sleepless una frase dell'Uomo che Fuma aveva fatto presagire il precipitare degli eventi. Dopo la ripresa di Scully i due agenti tornano a lavorare sui riaperti X-Files, indagando su casi che vanno da zombie Haitiani (Fresh Bones) a rapimenti di animali (Fearful Symmetry) ed esorcismi (The Calusari). Questo periodo vede la serie guadagnare popolarità e ottenere ottimi ascolti durante la fascia oraria del venerdì sera. Gli indici di gradimento Nielsen balzano al loro punto più alto fino a quel momento con l'episodio Die Hand Die Verletzt e l'epico Colony / End Game.
Con Die Hand Die Verletzt Morgan e Wong lasciano X-Files (torneranno nella quarta stagione) per dare vita ad una serie tv tutta loro dal titolo Space: Above and Beyond. L'episodio segna anche il debutto alla regia di Kim Manners, che rimarrà nella serie fino alla fine e finirà col dirigere più episodi di chiunque altro.
Colony ed End Game rappresentano un'unica storia, qui divisa in due parti, dove viene introdotta l'idea della colonizzazione. Nel corso di questa storia compaiono personaggi come il Cacciatore di Taglie Alieno, e Bill (interpretato da Peter Donat) e Teena (interpretata da Rebecca Toolan) Mulder, i genitori di Fox.
In Colony David Duchovny collabora alla stesura della storia con Chris Carter. Frank Spotnitz, inserito da Carter stesso nella troupe della serie, firma il suo primo episodio come autore di X-Files con End Game. Spotnitz, che in seguito avrà un ruolo chiave per lo sviluppo della Mitologia, diventerà produttore della serie e si occuperà anche altri progetti della Ten Thirteen.

Irresistible, scritto da Chris Carter e diretto da David Nutter, è il primo episodio che racconta di un mostro "non paranormale". Qui Mulder e Scully sono alle prese con Donnie Pfaster, l'uomo qualunque della porta accanto che in realtà è un feroce assassino "feticista". In una prima stesura della sceneggiatura Pfaster venne definito "necrofilo", ma fu necessario cambiare definizione per ottenere il via libera dal reparto censure della Fox. Ciò nonostante, la storia ebbe talmente tanto successo da ottenere anche un seguito, Orison, nella settima stagione.
In seguito Chris Carter dichiarò di aver tratto ispirazione da questa storia per la sua serie Millenium.

Durante questa seconda stagione X-Files termina al 64-esimo posto su 141 serie, segno di miglioramento dall'anno precedente. Gli indici di ascolto non sono strabilianti, ma la serie attira abbastanza fan da essere classificata come "cult", in particolare per gli standard della Fox.
La serie viene selezionata come Miglior Show Televisivo del 1994 da Entertainment Weekly, viene nominata come "miglior serie drammatica" dalla Television Critics Association, e riceve sette nominations agli Emmy, tra cui quella nella categoria come "miglior serie drammatica".
Nel 1995, X-Files vince il Golden Globe nella categoria migliore serie drammatica, avendo la meglio su altre serie più blasonate come E.R., Picket Fences e NYPD Blue che in quel periodo stanno ottenendo ascolti ben più alti.
Chris Carter dichiarò, scherzando, di non aver neppure sentito la proclamazione del vincitore. "L'ho avvertita" disse "Tutti, all'improvviso abbiamo avuto la sensazione di aver vinto!" Nelle ultime settimane della stagione avvengono diversi cambiamenti che danno inizio a quello che in seguito verrà definito come il periodo più creativo di X-Files.
Humbug, una storia non convenzionale riguardo una piccola cittadina abitata da saltimanchi, è la prima sceneggiatura scritta interamente da Darin Morgan e all'epoca venne considerato un esperimento molto rischioso.
Vince Gilligan produce il suo primo episodio, l'oscuro sci-fi Soft Light, in cui introduce Tony Shalhoub nel ruolo del fisico pieno di rimorsi la cui ombra uccide le persone.

La seconda stagione termina nel Maggio del 1995 con Anasazi, scritto da Carter con David Duchovny. L'episodio attira parecchia attenzione proprio a causa del suo finale che dà il via ad una storia divisa in tre parti che troverà conclusione solo nella stagione successiva.
Mulder e Scully vengono contattati da un hacker che ha ottenuto l'accesso ad alcuni documenti riservati del progetto governativo Majestic-12. Alex Krycek riappare qui per la prima volta dopo Ascension. Il Consorzio ed il misterioso Uomo che Fuma, interpretato da William B. Davis, diventano sempre più importanti nella mitologia di X-Files.
Le indagini portano Mulder e Scully da un anziano "parlatore Navajo" della Seconda Guerra Mondiale, Albert Hosteen (Floyd Red Crow Westerman).
Per simulare una cava del Nuovo Messico, non potendo fisicamente recarsi in quella location, viene deciso di dipingere una cava di roccia, situata nella regione della British Columbia canadese, per fare in modo che questa assomigli al deserto dell'America Sud Occidentale.

Sono gli episodi mitologici più ambiziosi che la serie abbia realizzato fino a quel momento.

Al di fuori dagli Stati Uniti, X-Files è diventata una delle serie più popolari in tutto il mondo e viene mandata in onda in (approssimativamente) 60 paesi.