Druhé dobrodružství profesora Herschela Laytona a jeho pomocníka Luka se odehrává těsně po událostech prvního dílu. Layton dostává dopis od svého drahého přítele Dr. Andrewa Schradera, který provádí výzkum jím vlastněné Pandořiny skříňky (v americké verzi označenou jako Elysian Box). Layton a Luke se ho rozhodnou navštívit, ale na místě najdou pouze doktorovo mrtvé tělo. Skříňka není nikde k nalezení a jediným vodítkem se zdá být lístek na luxusní vlak Molentary Express.

Hratelnost se točí především okolo obrovského množství hádánek, které jsou tentokrát více spjaté s hlavním dějem než tomu bylo u předcházejícího dílu. Každá hádanka má tři nápovědy, jež si hráč může zaplatit pomocí nalezených mincí. Minihry obnáší sestavování rozbitého fotoaparátu, vaření čaje z různých ingrediencí a sběr hraček pro obézního křečka.

Třetí díl Professor Layton and the Lost Future vyšel o rok později a opět pouze na Nintendo DS.