Em Call of Duty: Modern Warfare os jogadores assumem o papel de operadores letais de alto nível em uma saga emocionante que vai afetar o equilíbrio global de poder. Desenvolvido pelo respeitado estúdio, a Infinity Ward oferece uma releitura épica da icônica série Modern Warfare a partir do zero. Prepare-se, pois a saga mais prestigiada de toda a franquia está de volta.

Em 2019, durante uma missão secreta para recuperar cargas de um gás químico em direção ao Urziquistão, o oficial da CIA Alex é interceptado por forças hostis desconhecidas que eliminam os Marines que acompanhavam Alex, e fogem com o gás. A ajudante de Alex, Chefe de Estação Kate Laswell, requisita a assistência do Capitão da SAS John Price para recuperar os químicos e desescalar a situação com a Rússia. 24 horas depois, um grupo de homens-bomba, afiliados com a organização terrorista Al-Qatala, atacam Piccadilly Circus em Londres. Sargento da SAS Kyle Garrick é despachado para conter a situação, com a assistência de Price e forças policiais locais. Após isso, Alex é enviado ao Urziquistão para encontrar com a líder rebelde Farah Karim, que aceita em juntar forças para localizar os químicos, enquanto o ajuda a lutar contra as forças russas lideradas pelo General Roman Barkov.

Price e Garrick invadem uma casa ocupada pela Al-Qatala, onde eles descobrem a localização do seu líder, Omar "Lobo" Sulaman. As forças de Farah se movimentam em direção ao Hospital Ramaza no Urziquistão, e capturam o Lobo com a ajuda de Alex. Posteriormente, o braço direito do Lobo, Jamal "Açougueiro" Rahar, junta seus homens e invadem a Embaixada dos Estados Unidos no Urziquistão, em uma tentativa de libertar o Lobo. Price, Garrick, Alex, Farah e as forças de defesa da embaixada trabalham juntos para proteger o Lobo, mas falham. Farah cria, então, um plano para emboscar os homens do Lobo na "Estrada da Morte" no Urziquistão. Seu plano dá errado quando os homens de Barkov atacam ambo militantes da Al-Qatala e as forças rebeldes. O irmão de Farah, Hadir é revelado como o ladrão da carga química levada durante a missão de Alex; em uma tentativa de barrar as forças hostis, Hadir libera os químicos na área, matando todos os homens de Barkov e as forças da Al-Qatala, com Farah e Alex escapando por pouco da morte.

20 anos antes, uma jovem Farah e um jovem Hadir se tornam órfãos durante a tentiva de Barkov de tomar controle do Urziquistão. Os dois tentam fugir do país, mas são capturados pelo próprio Barkov e presos. Nos próximos anos, Farah torna-se Comandante Karim das forças rebeldes, com Hadir como seu segundo em comando. Seguindo uma outra captura em 2009, Farah planeja um fuga da prisão de Barkov, e conseguiu libertar vários membros das forças rebeldes, incluindo Hadir, com a ajuda de um jovem Price. De volta ao presente, Hadir aparentemente se juntou às forças da Al-Qatala, forçando Farah e o time de Price a tomar uma decisão. Eles se infiltram na base secreta do Lobo e conseguem matá-lo, apesar de Hadir não ser encontrado. Com o gás ainda desaparecido, o governo dos Estados Unidos classifica o exército de libertação de Farah como uma ameaça terrorista estrangeira. Alex, frustrado com a decisão e a impossibilidade de ajuda de Laswell, decide ficar no Urziquistão como parte do exército de Farah.

Seguindo uma informação de um possível ataque na Rússia orquestrado por Hadir, Price e Garrick vão a São Petesburgo e encontram-se com um dos velhos contatos de Price, Nikolai. Eles conseguem interceptar um encontro da Al-Qatala e apreendem o Açougueiro. Com o Açougueiro se recusando a falar, Price recorre a sua esposa e filho, deixando o Açougueiro sem opção a não ser falar. Garrick recebe a escolha de executar o Açougueiro ou deixá-lo viver. Eles descobrem que Hadir planeja atacar Barkov em sua residência na Moldávia, e procedem para interceptá-lo. Na residência, ambos descobrem por Hadir a localização da fábrica de gás de Barkov, e escapam por pouco. Entretanto, Laswell chega, informando Price que a Rússia exige que Hadir seja entregue a eles. Price relutantemente cumpre a order, sob a condição de que eles mantenham a informação sobre a fábrica de gás. Price e Garrick se encontram com Farah e Alex no Urziquistão, e então planejam o ataque à fabrica. Com a assistência de Laswell, o time avança na fáberica, e tenta usar explosivos providos por Nikolai para demolí-la. Entretanto, o detonador é danificado e inutilizado quando Alex tenta lutar contra um soldado da Spetsnaz fortemente armado. Alex se voluntaria para instalar os explosivos manualmente, sacrificando-se. Quando Barkov tenta fugir da instalação de helicóptero, Farah embosca-o e mata-o. As forças de Farah e o time de Price evacuam assim que a fábrica é destruída.

Com Barkov morto e renegado pela Rússia, Price discute com Laswell a formação de uma nova força-tarefa, chamada de "141", em preparação contra o terrorista russo Victor Zakhaev. Laswell providencia a Price arquivos com possíveis recrutas, incluindo Garrick, apelidado de "Gaz", John "Soap" MacTavish, e Simon "Ghost" Riley. Ao mesmo tempo, Al-Assad começa sua tomada pela região.