O oitavo jogo de Call of Duty em geral é a sequência de Modern Warfare 2 e se passa em uma realidade alternativa da era moderna. No modo campanha, o jogo continua o enredo Modern Warfare sobre um esquadrão de operações especiais americano Task Force 141 lutando contra nacionalistas russos. O jogador controlará diferentes personagens em várias missões militares em todo o mundo. Os protagonistas da parte anterior, Soap MacTavish e John Price, aparecem em certas missões, mas são deixados de lado por vários novos personagens jogáveis, mais proeminentemente, o ex-agente russo da Spetsnaz Yuri. O líder terrorista Vladimir Makarov, o vilão de Modern Warfare 2, também retorna e está tentando provocar o início da Terceira Guerra Mundial. As missões do jogador desta vez serão centradas em proteger o Ocidente contra os ataques de Makarov. O jogo apresenta um novo modo Survival, no qual o jogador revoga onda após onda de oponentes que ressurgem eternamente. Este modo permite a cooperação multijogador para dois jogadores. O modo multiplayer tradicional também foi revisado, adicionando uma nova mecânica de recompensa, Pointstreaks, na qual o jogador pode escolher entre três conjuntos de regras, chamados de “pacotes de greve”, para contar seus pontos.
