O jogador pode controlar soldados de muitas nações aliadas diferentes, alguns dos personagens que o jogador pode controlar incluem um soldado americano (Recruta Nichols), um soldado inglês (Sargento James Doyle), um soldado polaco ("Corporal" Bohater) e um soldado canadense (Recruta de 1ª Classe Joe Cole). Assim como nos jogos anteriores, Call of Duty 3 começa com um pequeno tutorial, ensinando os movimentos básicos, como mirar, atirar granadas, agachar e rastejar. O jogo é situado na Frente Ocidental da Segunda Guerra Mundial e tem lugar no ano de 1944, contém missões específicas para a campanha dos Aliados na Batalha da Normandia. Os objetivos são marcados no HUD do game; Estes incluem fazer com que o personagem chegue a um ponto de checagem, elimine inimigos em um local especificado, guarnecendo um tanque e marcando alvos para ataques aéreos. Call of Duty 3 introduz sequências de combates corpo a corpo e múltiplas ações para armar explosivos, que exigem que o jogador pressione botões em sequências para progredir.