Je speelt als een voormalige marinier, gedegradeerd tot schoonmaker en overgeplaatst naar Mars, naar het laboratoriumcomplex van het UAC. Er is iets misgegaan met het experiment met nieuwe teleportatietechnologie en nu zit de Marsbasis vol met monsters en gek geworden beveiliging. De hoofdpersoon is de enige overlevende die uit deze hel moet zien te ontsnappen.
Het verhaal van het spel is maar een paar pagina's in een bestand en de tekst aan het einde van elk van de drie (of vier in de Ultimate-editie) episodes. Het belangrijkste in Doom is de gameplay, die het spel tot een doorbraak in het genre van de driedimensionale shooters maakte.
Elke episode bestaat uit negen niveaus (waarvan er één geheim is en niet verplicht is om te voltooien). Op elk niveau moet je van de ingang naar de uitgang zien te komen (en daar meestal de bijbehorende hendel indrukken). Elke niveau is een doolhof met talloze paden, deuren (waaronder verborgen) en monsters. Soms is het nodig om hendels in te drukken die doorgangen openen en sleutelkaarten te zoeken voor vergrendelde deuren om bij de uitgang te komen.
Voor het uitroeien van monsters zijn er maar liefst 8 soorten wapens beschikbaar: boksers, een kettingzaag, een pistool, een shotgun, een machinegeweer, een raketwerper, een plasmageweer en het extreem krachtige BFG-9000. Elk van deze wapens heeft zijn eigen kenmerken bij gebruik. Bijvoorbeeld, de boksers en de kettingzaag werken alleen van dichtbij, de raket kan je ook verwonden als deze dichtbij ontploft, en de BFG schiet extra ladingen af nadat de hoofdlading het doel raakt.
Tijdens het spel moet je ook verschillende bonussen verzamelen. Wapens die je nog niet hebt, gezondheidskits, een kogelvrij vest (dat een deel van de schade opvangt). In schuilplaatsen (vaak achter deuren die eruitzien als gewone muren) kun je 'super-bonussen' vinden die het gezondheids- en pantserniveau verhogen tot 200%, evenals een kaart van het niveau. Gelukkig kun je de kaart in het spel ook bekijken, maar dan zie je alleen de plaatsen waar je al bent geweest.
Hoewel het spel over het algemeen driedimensionaal is, zijn er bepaalde nuances. Zo richten het pistool, de machinegeweer en de shotgun automatisch op vijanden binnen zicht, zelfs als ze veel hoger/lager zijn dan jij, terwijl raketten en plasmastoten (en verschillende 'projectielen' van monsters) een bepaalde limiet hebben voor hun richtmogelijkheden.
Het is ook de moeite waard om de multiplayer te vermelden. Doom is een van de eerste spellen met deze optie. Door je samen te voegen via een lokaal netwerk kun je het spel in coöperatieve modus met vrienden spelen, of tegenover elkaar strijden, waarbij je punten verdient voor elke kill (en verliest voor elke 'zelfmoord'), deze punten worden in het spel fragmenten genoemd.
Dit woord "fragment" en de naam van de Deathmatch-modus zijn na de release van het spel bekende termen in de gaminggemeenschap geworden. Dit is niet in de laatste plaats te danken aan de ongelooflijke populariteit van Doom, de sequel en andere spellen van id Software.