Call of Duty 4: Modern Warfare er et førstepersonsskytespill, og spilleren får rollens om en profesjonell soldat. Spillet tilbyr en rekke våpen og kjøretøy, inkludert M16, AK-47 eller Uzi. De aller fleste oppdragene i denne versjonen av Call of Duty er infanteri-kamp på bakkenivå, men det er også en rekke oppdrag hvor spilleren bemanner et fly eller en Humvee. Spillet foregår i forskjellige omgivelser, inkludert i Midtøsten eller i Russland, under en fiktiv konflikt som involverer et forsøk på statskupp i en ikke-navngitt arabisk nasjon. Spillet inneholder 10 forskjellige nivåer, samt muligheter for Deathmatch, eller Multi-player som støtter opptil fire spillere.