"Call of Duty: Black Ops" ha 15 missioni da completare. Campagna del gioco è narrata da capitano Alex Mason, un S.O.G e agente della CIA. Gli studi e il gruppo di osservazione o il S.O.G, ha assunto la direzione operazioni segrete della CIA durante la guerra del Vietnam. I giocatori sentire Mason essere interrogato da un interrogatore invisibile, e queste domande impostare la scena per ogni missione. Alcune missioni coinvolgono personaggi ed eventi storici reali.
Missioni da 1 a 4
La prima missione, "Operazione 40" avviene a Cuba nel 1961. Suo obiettivo finale è di assassinare il leader di Cuba, Fidel Castro, durante l'invasione della baia dei porci. Completato con successo la missione di giocatori vincono un trofeo "Sacrificio" o "Morte ai dittatori". Altri obiettivi includono eludere la polizia. Nella successiva missione, "Vorkuta," è necessario fuggire da un campo di lavoro russo e proteggere il carattere Reznov, un capitano dell'Armata rossa che forma un'alleanza con Alex Mason. Dopo la fuga da Vorkuta, la terza missione, "U.S.D.D.," vi porta al Pentagono, dove sono diretti dal presidente John F. Kennedy per eliminare Dragovich, un generale russo che è una minaccia per la sicurezza nazionale americana. La missione "Ordine esecutivo" si torna in Unione Sovietica dove, come un membro della CIA, è necessario infiltrarsi in un impianto di lancio del missile in Baikonur, distruggere i missili e uccidere Dragovich.
Missioni da 5 a 8
La quinta missione, "S.O.G," avviene nel Vietnam del sud. Qui dovete salvare CIA operativa Jason Hudson e difendere la città di Khe Sanh contro i vietnamiti del Nord. Dovrete anche distruggere tutti i carri armati. La missione dal titolo "Il disertore" accade durante l'offensiva del Tet. Il vostro obiettivo è quello di rintracciare un disertore, che si rivela per essere Reznov. È inoltre necessario raggiungere una zona di atterraggio, difenderla e poi arrivare a una barca. La prossima missione, "Numeri", si trova a Kowloon, Hong Kong. Qui deve torturare, ma poi fuga con, prigioniero Dr. Clark e agente della CIA Grigori Weaver. Inoltre si deve fuggire da un attacco di Spetsnaz, o esercito sovietico. "Progetto Nova," l'ottava missione, è un flashback di imprigionamento di Reznov a Vorkuta. Come Reznov, non intraprendete una missione tanto quanto giocare attraverso gli avvenimenti della sua cattura dopo una battaglia con il tedesco militare.
Missioni da 9 a 12
La nona missione, "Victor Charlie" coinvolge sfuggire i Viet Cong dopo essere sopravvissuto a un incidente di elicottero in territorio nemico. Nella missione "Crash Site", l'azione si sposta al confine con il Laos Vietnam. Qui si deve guidare una barca risalendo il fiume per trovare un aereo da carico sovietico si è schiantato contenente lanciamissili. Devi distruggere tutti i nemici e tenerli lontani dal luogo dell'incidente. In "WMD," deve cercare di armi di distruzione di massa in Unione Sovietica e distruggere le strutture dove vengono effettuate prima di fuggire in modo sicuro. Per completare la missione 12, "Payback", è necessario sfuggire alla cattura dai Viet Cong, distruggere basi sovietiche e uccidere l'ufficiale russo Kravchenko.
Missioni di 13-15
Nella missione "Rinascita", deve cercare di Friedrich Steiner e affrontare e ucciderlo. Steiner è l'inventore tedesco del Nova 6 gas nervino che uccide le persone in pochi secondi. Il livello successivo, "Revelations", è simile alla terza missione. Si svolge nella struttura US National Security Agency, dove il giocatore, come Alex Mason, viene interrogato e scopre alcune rivelazioni su ciò che egli è stato coinvolto in finora. Nell'ultima missione, «Redenzione», l'obiettivo è quello di attaccare la nave russa Rusalka e impedire che Nova 6 essere rilasciato negli Stati Uniti.