Kolejna odsłona serii odchodzi zarówno od klimatów pierwszych Call of Duty jak i nowszych Modern Warfare, przenosząc graczy do ery Zimnej Wojny. W kolejnych misjach wcielamy się w tajnych agentów pracujących za liniami wroga i wykonujących najtrudniejsze misje w różnych rejonach świata. Dzięki temu możemy zwiedzić takie miejsca jak Wietnam, czy góry Uralu. Jednocześnie produkcja nawiązuje w pewnym stopniu do gry Call of Duty: World at War, bo powraca w niej jeden ze znanych bohaterów Reznov.Black Ops to przede wszystkim kampania jednoosobowa składająca się z niezwykle widowiskowych misji, które stawiają graczy w wyjątkowo nietypowych sytuacjach. W jednym z zadań pilotujemy więc helikopter Hind i eliminujemy posterunki wroga w dżungli, a w innym znajdujemy się na pokładzie samolotu zwiadowczego Lockheed SR-71, z którego wspieramy naziemne jednostki (informując je o pozycjach wroga). Misje opierają się na skryptach, więc są liniowe, chociaż z drugiej strony gwarantują niesamowite przeżycia. W większości z nich skupiamy się tylko na strzelaniu, chociaż niektóre pozwalają także zakradać się i walczyć z ukrycia.