ส่วนเติมเต็มสอง (2’s Complement System) เป็นเหมือนกับส่วนเติมเต็มหนึ่ง แต่หลังจากได้ผลลัพธ์มาแล้วให้บวกค่าเพิ่มเข้าไปอีก 1 การทำเช่นนี้เป็นการปรับปรุงเพิ่มเติมต่อจากส่วนเติมเต็มหนึ่งเพื่อให้มีค่า 0 เพียงแค่ค่าเดียว และทำให้ไม่ต้องเพิ่มค่าบิตที่ล้นกลับเข้าไปเหมือนที่ต้องทำในการทำส่วนเติมเต็มหนึ่ง ระบบส่วนเติมเต็มสองสามารถทำได้โดยถ้าเป็นเลขบวกไม่ต้องเปลี่ยนค่าสถานะของบิตเครื่องหมาย แต่ถ้าเป็นเลขลบ ให้ทำการกลับค่าโดยการทำส่วนเติมเต็มหนึ่งทุกบิต และบวก 1 เสมอตามตัวอย่างต่อไปนี้

• +12 = 0000 1100
• -12 = 1111 0011 (ส่วนเติมเต็มหนึ่ง)
• 1111 0011 + 1
  • -12 = 1111 0100 (ส่วนเติมเต็มสอง)

• +16 = 0001 0000
• -16 = 1110 1111 (ส่วนเติมเต็มหนึ่ง)
• 1110 1111 + 1
  • -16 = 1111 0000 (ส่วนเติมเต็มสอง)