Свежий подход к давней франшизе Call of Duty с оригинальными разработчиками, вернувшимися за руль. В главе 4 игрок берет на себя роль британского S.A.S., член отряда в различных миссиях над Европой, а также морской пехотинец США на Ближнем Востоке, сражающийся против вымышленного глобального террористического лидера.
Call of Duty 4, не нарушая традиций своего наследия, представляет собой настоящий шутер от первого лица военного характера, только на этот раз в нем игрок сражается в вымышленном сеттинге и в современном мире против современных врагов и оружия того же типа. Существуют различные миссии на основе кампании, которые позволяют игроку взять на себя роль двух разных солдат из двух разных дисциплин военного принуждения. Как обычно, доступен многопользовательский режим с разными игровыми режимами.
Миссии в однопользовательской кампании дают различные задачи, которые нужно выполнить, и проводят игрока через множество поворотов по мере развития сюжета. Доступен большой арсенал оружия, предлагающий разнообразные варианты для разных стилей игры. Впервые игра работает не на движке id Tech, а на собственном 3D движке, основанном на стандартах id Tech, с физикой, динамическим освещением, цветением и глубиной резкости.