e geçmektedir. Oyuncu SOG adında gizli bir ekibin üyesidir. Bu ekip Laos, Küba, Vietnam gibi yerlerde varlık göstermektedir. Oyunda 'dan Sgt. Reznov da yer almaktadır. Call of Duty oyunlarında klasikleşmiş araç kullanmada ise oyuncu bir SR-71 Blackbird ve Mil Mi-24 pilotu olacaktır. Çok oyunculu modda ise ve 'daki özellikler birleştirilmiştir. Oyuncular kendi silahlarını ve perklerini yaratabilmektedirler. Yeni "killstreak" olarak napalm füzesi ve uzaktan kumandalı bomba arabası açıklandı. Zombi modu oyunda bulunmakta fakat haritaları sadece "veteran" ve "hardened" versiyonlarındadır. Oyun ilk çıktığı gün sadece PlayStation 3 platformu için 1 milyondan fazla satmıştır. Zombi haritaları Call of Duty: World at War'dakilerden farklıdır. Treyarch Call of Duty: Black Ops için bir harita paketi duyurdu. İçinde 4 yeni çok oyunculu haritası ve 1 zombi haritası vardır.

Oyun 1961-68 arasında yani soğuk savaş döneminde geçmektedir. Alex Mason adlı karakterin, elektrikli sandalyeye bağlanarak sorgulanması ve geçmişini hatırlaması şeklinde geçer.

İlk görevimizde ana karakterimiz Alex Mason, arkadaşları Frank Woods ve Joseph Bowman ile birlikte Küba lideri Fidel Castro'ya suikast düzenlemeye gider. Burada Carlos adında bir muhbirden de yardım alarak Küba ordusunu atlatırlar. Ancak Castro kendisine düzenlenecek suikastten haberdardır. Kendisinin yerine dublör kullanmıştır. Yani ekip Castro'yu değil ona çok benzeyen başka birini öldürmüştür. Castro'yu öldürdüğünü düşünen ekip yine Carlos'un yardımıyla bir uçak aracılığıyla kaçmaya çalışır. Ancak Küba askerleri uçak pistine barikat kurmuşlardır. Mason arkadaşları için kendini feda edip uçaktan atlar ve barikatı bir uçaksavar yardımıyla yok eder. Bu sırada Lev Kravchenko ve bir Kübalı asker tarafından yakalanıp bayıltılır.
Uyandığında ise karşısında Fidel Castro, Sovyet komutan Tümgeneral Nikita Dragovich ve onun sağ kolu Albay Lev Kravchenko belirir. Mason Castro'ya onu öldürdüklerini söyler ancak Castro sadece dublörünü öldürdürdüğünü, planlarını bildiklerini söyler. Daha sonra Castro Dragovich'e Mason'la istediğini yapabileceğini, "yeni işbirliklerinin şerefine" Mason'ı hediye ettiğini söyler. Dragovich ise Mason'a onun için planları olduğunu söyler.

İkinci bölüme ise Rusya'nın Vorkuta şehrinde bir hapishanede başlıyoruz. Dragovich Mason'ı bu hapishaneye hapsetmiştir. Burada Alex Mason'ın beyni bazı şifreli rakamlarla MK Ultra adı verilen bir program dahilinde yıkanmıştı ve bu rakamların anlamını Mason'la beraber dünyada sadece birkaç kişi bilebilirdi. Ayrıca Mason'ın beyni o zamanki ABD başkanı olan John Fitzgerald Kennedy'i öldürmeye programlanmıştır. Fakat Mason'ın bundan o an için haberi yoktur. Burada oyunundan da tanıdığımız Viktor Reznov'la karşılaşıyoruz. Diğer mahkûmları da kışkırtarak bir isyan çıkarıyoruz. Karşımıza çıkan gardiyan ve askerleri öldürüyoruz. Reznov ve Mason birlikte Sovyet askerlerinden kaçmaya çalışırlar. Görevin sonunda ise Mason trene atlayıp kaçarken, Reznov'ı Sovyetler yakalarlar.

Vorkuta'dan kaçtıktan sonra ABD'ye dönüyoruz. Burada Jason Hudson adında soğuk tipli bir CIA ajanı beliriyor. Bu adam Alex Mason'ın yeni sağ koludur. Hudson Mason'ı önce dönemin savunma bakanı Robert McNamara ile tanıştırır. McNamara Mason'a Dragovich ile ilgili bazı bilgiler verir. Daha sonra bu üçlü dönemin başkanı John Fitzgerald Kennedy'nin huzuruna çıkarlar. Başkan burada Mason'a Dragovich'i öldürmesi için tam yetki verir.

Daha sonra Mason eski takımıyla Baikonur adlı Rus Uzay Üssü'nde tekrar birleşir. Burada Ruslar Sovyet Uzay Programı'nın parçası olarak Soyuz 2 adlı uzaya fırlatılmak üzere bir füze geliştirmişlerdir ve geri sayıma da çoktan başlamışlardır. CIA fırlatmayı sabote etmesi için Grigori Weaver adında Rus asıllı bir ajanı yollamıştır. Ancak Weaver yakalanmıştır ve burada bizzat Kravchenko tarafından işkence görmüştür. Ekip önce Weaver'ı kurtarır daha sonra füzeyi bir roket yardımıyla yok eder. Ancak daha sonra Dragovich'in peşinden giderler. Bir limuzini kurşun yağmuruna tutmuşlardır ancak içindekinin Dragovich olduğunu doğrulayamamışlardır.

1968'de ABD ekibimizi Vietnam'a yollamıştır. Ekip, Studies and Observation Group(Özel Operasyon Grubu)'na katılmıştır. Khe Sahn adlı yere kamp kuran ABD ordusu bir anda Vietnamlılar tarafından hiç beklemediği bir saldırıyla karşılaşmıştır. Sayı olarak Vietnamlılar bizden üstün olsalar da önceden kurulmuş tuzaklar, güdümlü roketatarlar ve tabii ki askeri becerilerimiz sayesinde düşmanı geri püskürtmeyi başarıyoruz. Khe Sahn'daki çarpışmadan hemen sonra, Hue adlı şehirde bir ilticacının Dragovich ile ilgili bilgiler taşıyan dosya bulundurduğunu öğrenilir ve bu dosyayı almak için harekete geçeriz. Ancak NVA(Kuzey Vietnam Ordusu) burada ciddi bir direniş gösterir. Aynı zamanda sivilleri de katletmektedirler. Ancak Mason tüm zorluklara rağmen dosyaya ulaşmıştır. Bu arada ilticacı da Viktor Reznov'dur. Reznov dosyayı bizzat Mason'a vermiştir. Reznov'dan Dragovich'in ABD'ye kimyasal silahlarla(Nova 6) saldıracağını öğreniyoruz.

Bu arada Hudson ve diğer ajan Weaver, Nazi Alman bilim adamı ve aynı zamanda Nova 6'nın yaratıcısı Steiner'ın yerini bulmak için İngiliz doktor Daniel Clarke'ı Kowloon şehrinde yakalar ve sorguya çeker. Clarke başta zorluk çıkarır. Ancak daha sonra Spetsnaz baskın düzenler. Bu üç adam peşlerindeki Ruslardan kaçmaya başlarlar. Kaçarken ajanlarımız doktordan öğrenebildikleri kadar bilgiyi öğrenmeye çalışırlar. Steiner'ın Ural Dağları'nda bir Sovyet üssünde olduğunu öğreniyoruz. Şifreli rakamların ne anlama geldiğini öğrenirken Clarke bir Spetsnaz keskin nişancısı tarafından infaz edilir. Steiner'ın yerini öğrenen Hudson ve Weaver, yardıma gelen arkadaşlarımızın da yardımıyla şehirden ayrılırlar.

Bu olaylardan sonra 1945 yılına gidiyoruz. Burada Reznov Mason'a Nova gazının hikâyesini anlatıyor. Burada oyununda ana karakterlerden biri olan Dimitri Petrenko'nun yüzünü ve sesini de görüyoruz. İlk görevimiz Alman bilim adamı Friedrich Steiner'ı ele geçirmektir. Burada Alman ordusu yine bir direniş gösterse de daha önce Berlin'i yıkan askerlerimiz bu engeli de kolayca geçmiştir. Steiner'ı yakalayıp Dragovich'e teslim ederiz. Ancak Dragovich ve Steiner eski dostlar gibi konuşmaktadır ve bu bizi tedirgin etse de ses çıkarmayız. Buz içinde donmuş ancak kullanılamaz hale gelen bir gemi içinde Nova 6 gazı saklanmaktadır. Steiner'ın rehberliğinde ekibimiz V-2 roketleri içinde saklanmış Nova 6 gazını bulurlar. Dragovich gazın etkisini ilk elden görmek için Reznov ve Petrenko da dahil 6 kişiyi kabine atar. Petrenko ve 2 adam gazın etkisiyle saniyeler içinde hayatını kaybetmiştir. Reznov onun için "Berlin'de ölmeliydi." demiştir. Ancak Nova'nın peşinde sadece Ruslar yoktur. İngilizler de peşindedirler. Kabin kapısının roketle kırılması sayesinde Reznov ve 2 adam dışarı çıkarlar. Gemiye bir patlayıcı yerleştirip, hem İngilizler hem de diğer Ruslardan kurtulurlar. Daha sonra gemiyi patlatıp batırırlar. Reznov Mason'a bu hikâyeyi anlatarak daha önce yıkanmış olan beynini tekrar yıkar. Reznov Dragovich, Kravchenko ve Steiner'dan bütün bu olanlar için intikam almak ister ancak bunu başaramayacaktır. Bu yüzden kendi emelleri için Mason'ı kullanacaktır.

1945'ten tekrar 68'e dönüş yapıyoruz. Burada SOG ekibiyle birlikte Vietnam'ın kuzeyine operasyona gönderildikten sonra düşürülmüş bir helikopterin içerisinde, ağır ateş altındayız. Helikopter suya batmaya başlıyor ve bu sırada Reznov yardıma gelip helikopterin kapısını açıyor ve bizi kurtarıyor. Daha sonra Woods'la beraber gizlilik modunda ilerleyip Bowman'la buluşuyoruz. NVA'nin kamp yaptığı yere baskın düzenliyoruz. Daha sonra fare tünelleri içinde bulunan Kravchenko'nun karargahına gidiyoruz. Burada Reznov tekrar ortaya çıkıyor ve onun yardımıyla karargaha ulaşıyoruz. Ancak burada Kravchenko'dan eser yoktur. Zor da olsa karargahtan ayrılıyoruz.

Mason ve ekibimiz, Viet Cong tarafından kontrol edilen bir bölgede Nova gazı taşıyan düşmüş bir Sovyet kargo uçağını ele geçirmek için harekete geçer. Bir nehir içinde askeri botla hareket eden ekip, hem Spetsnaz hem de Viet Cong tarafından ciddi bir direnişe maruz kalır. Buna rağmen uçağa güç bela ulaşırlar. Ancak içindeki Nova dışarı sızmıştır ve mürettebat olay yerinde ölmüştür. Ekip ciddi bir ters saldırıya uğrar. Uçağı savunmaya çalışırız ancak uçağın kokpit kısmı belli bir yükseklikten Mason içindeyken yere düşer. Uyandığımızda Spetsnaz askerleri Bowman ve Woods'u götürmektedirler. Daha sonra Dragovich ve Kravchenko belirir.
Dragovich "Uzun zaman oldu Mason." der ve daha sonra Kravchenko yüzümüze tekme atarak bayıltır.

Tekrar Hudson'a döndüğümüzde, Clarke'dan aldığımız bilgiler doğrultusunda Ural Dağları'na Steiner'ı bulmaya gidiyoruz. Bu görev için Hudson ve Weaver ile beraber 4 ajan görevlendiriliyor. Bir SR-71 jeti sayesinde Spetsnaz askerlerinin durumuna göre hareket edip, gerekirse güvenli evlerde saklanıp, gerekirse gizlice askerleri öldürüyoruz. Büyük bir gizlilikle yürütülen görevde bir Sovyet askeri roketatarla saldırıyor ve bu saldırı çığ düşmesine neden oluyor. Bu sırada bir ajanı kaybediyoruz. Metrelerce yükseklikten paraşütle yeryüzüne atlayan ajanlarımız Steiner'ın ofisini buluyor. Ancak Steiner orada değildir. Daha sonra kameradan izlediği anlaşılıyor. Ofisinde Nova'nın atılacağı hedef yerler vs. bulunuyor. Steiner kendisinin Aral Gölü içinde bulunan Vozrozhdeniya(Rebirth) adasında olduğunu açıklıyor. Bu bilgiyi alan ajanlar bölgeden ayrılıyor.

Mason, Woods ve Bowman Viet Cong tarafından yakalanmıştır. Burada Rus ruleti oynanmaktadır. Bowman orada bulunan Spetsnaz askeriyle dalga geçince anında infaz edilir. Bowman ölünce yerini Woods alır ve Mason'la beraber bir planı devreye sokarak, oradaki düşmanlardan kurtulurlar. Bu sırada Rus askeri kaçmıştır ve onun peşine düşerler. Çatışmaların ve kovalamacaların ardından Rus askerini bir köşeye kıstırırlar ve "Bowman için" kafasına kurşun sıkarak infaz ederler. Daha sonra Mason ve Woods bir Mi-24 helikopterini ele geçirip Kravchenko'nun bulunduğu bölge