Pela primeira vez, "Call of Duty 4" deixa para trás a Segunda Guerra Mundial, evento bélico preferido entre os produtores de games, para concentrar-se em um novo contexto - no caso, uma guerra moderna. Com esta dose extra de liberdade, por não estar tão "presa" a uma época histórica, a Infinity Ward quer explorar o arsenal, cheio de armas avançadas, e os campos de batalha, ambientados em locais diversos do globo.

O game se passa em um futuro próximo, quando um ditador do Oriente Médio e seus comparsas unem-se a um ultranacionalista russo, também devidamente acompanhado de comparsas, se auto-intitulando "Os Quatro Cavaleiros". O jogador assume a pele de dois soldados, um norte-americano e um britânico, mas enxerga o conflito pelos olhos de outros personagens também. O enredo se desenvolve justamente na intersecção das duas histórias.

São mais de 70 opções em armamentos e equipamentos, de rifles de assalto a lasers, minas terrestres, rifles de precisão etc. Embora a trama seja fictícia, a produtora não descuida do realismo, muito embora o foco de "Call of Duty" não seja uma simulação apurada, e sim a ação com clima cinematográfico que sempre caracterizou a série.

Com freqüência, é necessário convocar ataques aéreos para se livrar do sufoco e o game procura variar a ação, colocando o jogador para descer de um helicóptero através de uma corda, utilizar jatos para dizimar estruturas inimigas etc. Boa parte dos tiros, como se pode perceber, vem do céu.

O modo multiplayer é baseado em "Call of Duty 2", que alcançou grande popularidade entre a comunidade. Além da possibilidade de escolher quais equipamentos carregar, há um sistema de experiência e uma ferramenta para encontrar adversários de nível equivalente.

Os gráficos fazem jus à nova geração e utilizam efeitos avançados de profundidade de campo, iluminação, sombras e física, deixando o visual extremamente fotorrealista. O som, como de costume, usa e abusa dos diálogos para ajudar a compor o tom dramático nos campos de batalha.