10 июня 2011 года Роберт Боулинг (англ. Robert Bowling) в интервью ресурсу Gamefront заявил, что студия не затачивает сюжет одиночной кампании таким образом, чтобы она длилась какое-то определенное время, которое игрок должен затратить на её прохождение, а наоборот, создаётся цельная история, а сколько времени нужно на её прохождение вытекает из этой истории. Основной задачей студии является плавный переход игрока из сюжета Call of Duty: Modern Warfare 2 в историю, рассказываемую Call of Duty: Modern Warfare 3, поэтому основные акценты ставятся на ключевые повороты сюжета прошлой игры.

Действие игры продолжает начавшуюся в Modern Warfare 2 русско-американскую войну. Вооруженные силы России продолжают вторжение в США, постепенно в войну втягивается и Европа. Разработчики пообещали, что в игре будет 15 миссий, вторая и третья будет посвящена отражению атаки на Нью-Йорк (сама студия в лице Роберта Боулинга не сильно переживает из-за возможной реакции игроков и общественности на факт военных действий в Нью-Йорке).