Jedna z najbardziej przełomowych odsłon dla serii, która umocniła markę na rynku. Call of Duty 4: Modern Warfare jako pierwsze zerwało z wałkowanymi przez lata klimatami, przenosząc graczy w czasy współczesne i pokazując bardziej bieżący konflikt. Otoczką dla fabuły są zabójstwo lidera fikcyjnego kraju na Środkowym Wschodzie i nacjonalistyczne zamieszki prowadzące do wojny domowej w Rosji.

W czasie kampanii gracze trafiają m.in. do Prypeci na Ukrainie, do Rosji i Azerbejdżanu, gdzie muszą się zmierzyć m.in. z wojskami prowadzonymi przez Imrana Zakhaeva. Gra nie ma określonego jednego bohatera - zamiast tego narracja prowadzona jest z perspektywy aż sześciu różnych postaci, w tym członków British Special Air Service oraz United States Marine Corps Force Reconnaissance.

Call of Duty 4: Modern Warfare zawiera też bardzo ceniony tryb multiplayer, posiadający kilka klasycznych trybów. Postępy w nim śledzone są za pomocą zdobywanego doświadczenia i ulepszeń wykupywanych za nie. Choć najwyższy możliwy poziom to 55, gracze mają też możliwość wejścia w tryb Prestiżu, resetując swoje statystyki i otrzymując unikatowe insygnia.