O jogador assume o papel de vários personagens durante a campanha single-player, mudando perspectivas em toda a progressão da história
Cada missão apresenta uma série de objectivos que. são exibidos no display head up, que marca a direção ea distância para e desde esses objectivos. Dano ao jogador é mostrado pelo sangue mostrado na tela. A saúde do jogador regenera com o tempo.
Tarefas variam em suas necessidades, tendo o jogador chegar a um posto de controle particular, eliminar os inimigos em um determinado local, ficam no seu terreno para defender um objetivo, ou plantas cargas explosivas em uma instalação inimiga. O jogador é acompanhado por tropas amigas que não podem ser emitidas ordens. Os computadores portáteis que contêm inteligência inimigo aparecer durante toda a campanha e podem ser coletadas.
Durante a campanha single-player, o jogador controla cinco personagens diferentes.
Para a maioria do jogo, o jogador assume o papel do sargento Gary "Roach" Sanderson, um membro de uma unidade antiterrorista de elite, multi-nacional conhecida como Task Force 141. No entanto, o jogador começa o jogo controlando Private First Class Joseph Allen, um Rangerstationed no Afeganistão, que mais tarde se disfarça na Rússia para a Agência Central de Inteligência sob o pseudônimo de "Alexei Borodin.
" Soldado James Ramirez, membro do 1º Batalhão 75º Regimento Ranger estacionada nos Estados Unidos, serve como o personagem do jogador durante a defesa da costa leste dos Estados Unidos contra uma invasão russa. John "Soap" MacTavish se torna o personagem do jogador nos três missões finais. Nos cinco anos desde que Call of Duty 4 ocorreram, ele foi promovido ao posto de capitão no Serviço Aéreo Especial. Ele agora comanda a maioria de Task Force 141 e suas operações de campo, atuando como oficial superior de Sanderson.
O jogador também assume brevemente o papel de um astronauta Estação Espacial unnamedInternational durante uma EVA no minuto ou assim antes da destruição da estação.
Vários personagens não jogáveis desempenham papéis importantes na história. Como mencionado, o Capitão John "Soap" MacTavish retorna como um NPC para a maioria do jogo e serve como diretor e mentor superiores de Roach. O capitão John Price também retorna de Call of Duty 4 para auxiliar a Task Force 141 após MacTavish, Roach, e outros membros resgatá-lo de um Gulag russo.
O outro membro principal da unidade é o misterioso Tenente Simon "Ghost" Riley, que esconde