Spilleren inntar rollen som politimannen Cole Phelps i Los Angeles Police Department. Spillet starter med Phelps som uniformert politibetjent, og følger hans karrierestige gjennom politiavdelingene for trafikk, drap, narkotika og brannstiftelse. Hver avdeling gir spilleren en ny partner som følger og hjelper Phelps med etterforskningen av en rekke saker innen deres område, saker spilleren må løse. Etter hver sak får spilleren en vurdering på én til fem stjerner avhengig av hvor godt man har gjort det under etterforskningen av saken. I noen saker kan spilleren finne aviser som gjør at man får se et filmklipp som viser bakgrunnshistorien til spillets overgripende historie eller tilbakeblikk til Phelps' minner fra krigen. Mot slutten av oppgavene i den siste avdelingen tar spilleren kontroll over privatetterforskeren Jack Kelso, som spillets rollefigur i resten av spillet; selv om han har annet utseende og en annen væremåte enn Phelps, endres ikke måten spilleren kontrollerer spillet.