Esta versión de Call of Duty: World at War es muy diferente a sus contrapartes. Además del motor gráfico, la violencia se atenúa, se parece a su predecesor y presenta diferentes historias, ubicaciones y misiones de las otras versiones.
La historia se divide en cuatro campañas. El primero tiene lugar al comienzo de la guerra en el Pacífico Sur cuando el jugador toma el control de Pvt. Joe Miller sirviendo con la 2.ª División de Infantería de Marina estadounidense cuando comienzan su entrenamiento básico en Carolina del Norte. Este nivel le permite al jugador aprender los controles del juego y luego avanzar rápidamente a Guadalcanal (como si la misión de entrenamiento fuera un flashback) donde el jugador debe sobrevivir con su compañía. Hay cuatro misiones más, dos en la isla de Betio y dos en la isla de Saipan.
La segunda parte tiene lugar en Europa después del Día D con cuatro misiones divididas en dos experiencias diferentes. Los dos primeros hacen que el jugador tome el mando de Pvt. Lucas Gibson, de la 80.ª División de Infantería estadounidense, mientras él y su escuadrón se abren camino a través de Luxemburgo y finalmente a través de Bastone montado en un tanque Sherman, tratando de romper las líneas nazis. Las últimas dos misiones le permiten al jugador tomar el control de Pvt. Tom Sharpe de la 6.ª División Aérea británica, luchando entre las ruinas de Bastone y la ciudad de Bure.
La tercera parte solo consta de dos misiones que se dividen entre Pvt. Sharpe y Pvt. Gibson y está ambientado en los últimos días de la guerra en Europa. La primera misión tiene lugar en Wesel, donde Pvt. Sharpe y su división deben encontrar un camino para cruzar el Rin. El segundo tiene Pvt. Gibson y su división luchan en la ciudad de Braunau am Inn, el lugar de nacimiento de Adolfo Hitler, ya que necesitan detener el lanzamiento de un cohete V2.
La última campaña vuelve a Pvt. Joe Miller al final del Pacific Theatre, esta vez con dos misiones en la isla de Okinawa, con la última misión en la que el jugador toma el Castillo Shuri en un intento de capturar Okinawa y abrir la puerta al continente japonés.
El modo de juego es del tipo de disparos en primera persona y se cuenta a través de escenas del juego, así como imágenes de archivo de la Segunda Guerra Mundial, tanto en blanco y negro como en color. Los controles son básicos, con un arma principal y una secundaria junto con dos granadas (de humo y de fragmentación). El movimiento se realiza a través del joystick analógico izquierdo y apuntando a través del derecho. Los jugadores pueden disparar su arma usando el botón "R1" y cambiar entre usar "Triángulo", recargarlos manualmente usando el botón "Cuadrado" y apuntar hacia abajo usando el botón "L1". Saltar y lanzar obstáculos (cuando se le solicite) se realiza con el botón "X", se puede obtener un ataque cuerpo a cuerpo con el botón "R3" y corriendo con el botón "L3". La "O"
Los jugadores pueden obtener munición a través de camaradas caídos y nuevas armas parándose sobre el arma y manteniendo presionado el botón "Cuadrado". Asimismo, las armas enemigas caídas se pueden obtener de esta manera. No hay una cantidad de vidas preestablecidas y una vez que un jugador muere, puede reiniciar desde un punto de control anterior. No hay un sistema de barra de salud, sino que se parece a Medal of Honor: Vanguard , donde una vez que el jugador comienza a sufrir una cantidad considerable de daño, la vista comenzará a ponerse roja. Esto se puede detener protegiéndose del fuego enemigo, lo que permitirá que la salud de los jugadores se reponga.