sargento Foley lidera seu esquadrao de Rangers, incluindo o soldado James Ramirez, na defesa de um suburbio no nordeste de Virginia contra o ataque russo. Eles entao seguem para umaWashington devastada pela guerra, onde mais forcas americanas lutam uma batalha desesperada contra os russos pelo controle da capital do pais.Enquanto isso, a Task Force 141 comeca a busca por evidencias que incriminem Makarov como o planejador do massacre no aeroporto. As pistas levam ao Rio de Janeiro, onde a Task Force investiga um contato de Makarov, o contrabandista de armas Alejandro Rojas. Descobre-se entao que o principal inimigo de Makarov esta aprisionado em um gulag russo a oeste de Petropavlovsk, na Peninsula de Kamchatka. Como consequencia, a Task Force 141 ataca a prisao e consegue libertar o prisioneiro, que acaba por ser o capitao Price. Price concorda em ajudar a rastrear Makarov, posteriormente ignorando as ordens de Shepherd e passando a agir por conta propria, levando a Task Force 141 a atacar um porto russo e tomar controle de um submarino nuclear. Price usa o submarino para lancar um missil balistico intercontinental contra Washington, o programando para explodir na atmosfera, destruindo a Estacao Espacial Internacional mas poupando a cidade de ser completamente arrasada. O pulso eletromagnetico resultante inutiliza os veiculos e equipamentos eletronicos tanto das forcas americanas quanto das russas. Ramirez e seu esquadrao descobrem entao que a Forca Aerea, pensando que os russos tomaram a cidade, planeja uma serie de ataques aereos; a unica maneira de abortar a operacao e acender foguetes de sinalizacao no topo da Casa Branca (no jogo sempre referida como "Whiskey Hotel", codigos das letras "W" e "H" de "White House" no alfabeto fonetico da OTAN) e outros predios importantes que estao sob controle russo. Ramirez e seu esquadrao lutam para chegar ao telhado da Casa Branca e conseguem acender os foguetes no ultimo instante, evitando o ataque aereo. Fogos de sinalizacao sao acesos em outros pontos da capital, indicando que a cidade voltou a ser controlada pelos americanos.Reduzindo os esconderijos de Makarov a dois locais distintos, a Task Force 141 decide separar suas forcas. Os capitaes Price e MacTavish viajam para um cemiterio de avioes no Afeganistao, enquanto Roach e Ghost atacam uma casa-forte na Cordilheira do Caucaso. A equipe consegue obter informacoes vitais de inteligencia nos computadores inimigos, mas ao alcancarem o ponto de resgate, Ghost e Sanderson sao traidos e assassinados por Shepherd, que rouba as informacoes para fazer parecer que foi ele o responsavel por sua aquisicao. Enquanto isso, Price e MacTavish ficam cientes da traicao de Shepherd ao escaparem de uma armadilha com a ajuda de Nikolai. Depois de conseguir contactar Makarov e descobrir a localizacao de Shepherd, Price e MacTavish decidem se vingar em uma ultima e suicida missao. Durante sua invasao Shepherd tenta escapar, dando inicio a uma longa perseguicao de bote.Shepherd parece ter escapado quando e resgatado por um helicoptero Sikorsky MH-53. No entanto, Price consegue derrubar a aeronave a tiros momentos antes dele e MacTavish serem engolfados por uma cachoeira. Apos se recuperar da queda, MacTavish, gravemente ferido,