Call of Duty: Modern Warfare 3 è uno sparatutto in prima persona, il terzo gioco della serie Modern Warfare e l'ottavo della franchigia Call of Duty.
La trama del gioco continua la storia di Call of Duty: Modern Warfare 3 - la Federazione Russa continua a occupare gli Stati Uniti e invade anche la Francia, l'Inghilterra e la Germania. All'inizio del gioco vediamo le riprese in cui i soldati della Delta Force a Los Angeles cercano di costringere un sottomarino russo a emergere. Lo occupano e si dirigono in una missione per distruggere un sistema di radar anti a New York Stock Exchange. Durante la modalità single player, il giocatore assume il ruolo di vari personaggi, permettendo di vedere gli eventi da diverse angolazioni.
Ogni livello è una missione speciale con obiettivi e compiti propri, mostrati su uno schermo che contiene anche informazioni sulla direzione e sulla distanza dall'obiettivo. Il livello di danno subito dal personaggio è mostrato dalla quantità di sangue sullo schermo. La sua salute si rigenera nel tempo. Le missioni hanno requisiti diversi, a volte si richiede che il giocatore arrivi a un determinato punto, altre volte di eliminare un nemico specifico in un luogo specifico, difendere una determinata area o oggetto, oppure piantare esplosivi su un obiettivo nemico. Di solito il giocatore è accompagnato da soldati amici ai quali non può dare istruzioni.
La nuova versione del gioco includerà una modalità di sopravvivenza. Qui uno o due giocatori dovranno respingere attacchi nemici incessanti, e il livello di difficoltà aumenterà nel corso del gioco. Questa modalità sarà disponibile in tutte le mappe multiplayer.
Il sistema di ricompense e ranghi in questa versione del gioco è stato modificato.
I personaggi del gioco includono vecchi amici come il capitano John MacTavish, l'informatore russo Nikolai e il suo compatriota ultra-nazionalista Vladimir Makarov (il principale cattivo del gioco), così come nuovi personaggi. Ci saranno anche nuovi personaggi che non possono essere manovrati dal giocatore.