Call of Duty 4: Modern Warfare é um jogo de tiro em primeira pessoa, que se passa em tempos modernos. Ao contrário de toda a franquia, o jogo não retrata os campos de batalha da Segunda Guerra Mundial, mas, principalmente, cenários da Rússia e do Oriente Médio, nos quais o jogador assumindo o papel de militares da Força Especial britância SAS e da Force Recon, as Forças Especiais da Marinha dos EUA.
Apesar do fundo histórico ser outro, Modern Warfare mantém o mesmo ritmo de ação acelerado que consagrou a franquia, colocando o jogador em missões, em que se controla as armas do avião de ataque AC-130, e os helicópteros Blackhawk e H1 Super Cobra, além dos mais variados veículos terrestres de guerra. Como o jogo se passa em novo cenário, os fãs da franquia dispõem de um arsenal moderno, entre os quais se destacam lança-granadas, sub-metralhadoras, mísseis guiados, rifles de assalto e pistolas automáticas.