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Call of Duty: World at War schildert die Schrecken des Zweiten Weltkriegs anhand von fünfzehn Missionen in seiner Einzelspieler-Kampagne. Die Schicksale von Private Miller (US-Marine) und seinem Kameraden Dimitri Petrenko (Rote Armee) verflechten sich im Laufe der Missionen und führen sie an verschiedene Fronten. Miller, ein von der japanischen Armee gefangengenommener Soldat, muss an der Pazifikfront ums Überleben kämpfen, während Dimitri Petrenko darum kämpft, die Nazi-Herrschaft zu beenden.
Wenn du die Geschichte dieser beiden Soldaten abschließt, schaltest du den Nazi-Zombies-Modus frei, in dem das Überleben das Hauptziel ist, da die Spieler immer größeren Wellen von Zombies standhalten müssen. Genau wie die Einzelspieler-Kampagne kann dieser Modus kooperativ mit bis zu vier Spielern gespielt werden.
Der Multiplayer-Modus ist ebenfalls ein zentrales Feature in Call of Duty: World at War und bietet eine große Auswahl an Waffen (Gewehre, Maschinengewehre, Pistolen und Granaten), die Spieler in sieben verfügbaren Spielmodi einsetzen können:
World at War stürzt die Spieler in totales Chaos, in dem Brutalität allgegenwärtig ist.