Call of Duty: WWII cria a experiência definitiva da próxima geração da Segunda Guerra Mundial em três modos de jogo diferentes: Campanha, Multijogador e Cooperativo. Com visuais impressionantes, a Campanha transporta os jogadores para o teatro europeu enquanto eles se envolvem em uma nova história de Call of Duty ambientada em batalhas icônicas da Segunda Guerra Mundial. O modo multijogador marca um retorno à jogabilidade original de Call of Duty. Armas autênticas e ação tradicional de correr e atirar mergulham você em uma vasta gama de locais temáticos da Segunda Guerra Mundial. O modo Cooperativo libera uma história nova e original em uma experiência de jogo autônoma cheia de momentos inesperados e cheios de adrenalina.

Em 6 de junho de 1944, o Soldado de Primeira Classe do Exército dos Estados Unidos Ronald "Red" Daniels da 1ª Divisão de Infantaria participa da invasão da Praia da Normandia com seu esquadrão, composto por: Soldado de Primeira Classe Robert Zussman, que é seu melhor amigo, Soldado Drew Stiles, Técnico do Quinto Grau Frank Aiello, Sargento Técnico William Pierson e Primeiro-Tenente Joseph Turner. Durante a operação, Zussman é esfaqueado, mantendo-o na linha lateral. Zussman retorna ao dever para participar da Operação Cobra, onde as forças aliadas avançam com sucesso para recuperar a cidade de Marigny. O esquadrão recebe ordens do coronel Davis para conduzir uma operação conjunta com os oficiais britânicos da Special Operations Executive, major Arthur Crowley e Vivian Harris, para interceptar um trem alemão que transportava foguetes V2, perto da Argentina. Daniels e Zussman descarrilam o trem, antes de serem escoltados de volta ao seu esquadrão por um líder da Resistência Francesa chamado Rousseau. Uma semana depois, Rousseau e Crowley se infiltram em uma guarnição alemã em Paris para recuperar explosivos, em preparação para o ataque do esquadrão à guarnição. No meio do caminho, Rousseau mata o SS-und Polizeiführer Heinrich, em retaliação por matar sua família. O esquadrão então liberta Paris com sucesso. Dois meses depois, o esquadrão assume um hotel ocupado pelos alemães na cidade de Aachen. Eles descobrem civis dentro do hotel, e Turner ordena sua evacuação, para o desânimo de Pierson. Uma jovem chamada Anna desaparece e Daniels procura por ela. Soldados alemães abrem fogo contra um caminhão que transportava os civis, matando a irmã mais velha de Anna. Pierson manda o caminhão embora sem proteção, criando uma fenda com Turner. Na Batalha da Floresta de Hürtgen, o pelotão recebe ordens para tomar a Colina 493. Turner divide o pelotão em dois grupos; Pierson e Zussman são encarregados de avançar em direção à colina, enquanto Turner e Daniels os cobrem até que possam se encontrar no fundo. O esquadrão de Turner logo recebe uma transmissão revelando que Pierson ordenou um ataque na colina contra as ordens de Turner. O pelotão destrói uma posição de artilharia, mas os alemães contra-atacam com um tanque Tiger II. Daniels é nocauteado ao tentar desativar o tanque, que é destruído pelo comandante do tanque, o sargento Augustine Pérez. Turner é fatalmente ferido ao resgatar Daniels, e ordena que Daniels o abandone enquanto ele cobre a fuga do pelotão. Pierson se torna chefe do pelotão e faz de Daniels seu segundo em comando, promovendo-o a cabo. No auge da Batalha das Ardenas, o pelotão é cercado por alemães. Daniels conhece um técnico afro-americano, Howard, que ajuda o pelotão a entrar em contato com o apoio aéreo. O pelotão captura vários soldados alemães e descobre que os alemães receberam ordens para destruir uma ponte em Remagen, a última ponte sobre o Reno. Depois de destruir os explosivos em trânsito, Pierson ordena que o pelotão ataque uma base aérea próxima para destruir os explosivos restantes. O ataque falha, resultando em Daniels e Zussman cercados por tropas inimigas. Daniels é salvo por Howard, enquanto Zussman é capturado e levado para um campo de prisioneiros de guerra alemão, Stalag IX-B. Em Stalag IX-B, Zussman é interrogado sobre sua herança judaica pelo oficial da SS Metz, depois espancado e enviado para um campo de trabalho de prisioneiros de guerra. Daniels está hospitalizado devido aos ferimentos. No hospital, Daniels aprende com Davis sobre os eventos que mudaram Pierson na Batalha de Kasserine Pass. Depois de se recuperar, Daniels confronta Pierson em sua tenda e rasga seus documentos de dispensa honrosa para se juntar ao pelotão. Eles capturam com sucesso a última ponte sobre o Reno. O pelotão dirige-se para a Alemanha, libertando campos de concentração em busca de Zussman, chegando eventualmente ao campo de trabalho de Berga, que encontram abandonado. Os sobreviventes do acampamento foram enviados em uma marcha da morte. Daniels encontra e salva Zussman matando Metz antes que ele possa executá-lo. No final da guerra, Daniels se separa de seu pelotão e retorna ao Texas, reunindo-se com sua esposa e filho recém-nascido. Daniels nomeia seu filho Joseph Turner para homenagear o falecido tenente. Ele visita o túmulo de seu irmão mais velho, Paul, que morreu lutando contra um lobo para proteger Red quando este ainda era criança. Ele coloca sua medalha de Estrela de Bronze no túmulo, dizendo que seu irmão merece por mostrar a ele o que significa ser um herói.