Infinite Warfare bắt đầu khi UNSA nhận được tin tình báo về một cơ sở nghiên cứu vũ khí của họ tại Europa có thể bị SDF tấn công. Lo sợ trước việc có thể mất một trong những nguyên mẫu vũ khí vô cùng quan trọng trong cuộc chiến với SDF, UNSA cử 1 đội gồm 4 người tới đây nhằm thu hồi lại vũ khí trước khi cơ sở tự hủy. Nhiệm vụ sau đó thất bại, cơ sở này bị phá hủy, nguyên mẫu mất về tay SDF và cả 3 người lính tham chiến, 1 phi công bị giết chết. Lỗi nghiêm trọng thuộc về UNSA khi không lường trước được lực lượng SDF triển khai ở đây. Nhiệm vụ đầu tiên cũng cho người chơi nhìn thấy bộ mặt của chỉ huy SDF, Đô đốc Kotch.

Hình ảnh cuối cùng được ghi lại trên mũ của Wolf, một trong những binh sĩ thiệt mạng trên Europa được truyền về sở chỉ huy của SATO tại Trái Đất vào 18 giờ sau. Nick Reyes và đô đốc Raines đã xem lại toàn bộ sự việc và phân tích tình hình. Reyes nhanh chóng cảnh báo Raines về hành động của SDF tương đương với việc tuyên bố chiến tranh và UNSA nên chuẩn bị một cuộc phản công quyết liệt.

Tuy nhiên, Raines giải thích rằng các lãnh đạo của UNSA không muốn để tình hình leo thang, đặc biệt là trong Fleet Week – Tuần lễ vinh danh các chiến hạm tổ chức hàng năm tại Geneva. Raines có nói rằng: "Đây là luật chiến tranh", trước khi xử lý bằng hành động quân sự, phải xử lý bằng đối thoại trước. Sau đó, đô đốc giới thiệu với Reyes và trung úy Nora Salter về 1 con Robot thuộc lớp Metal-1 rất hài hước mang tên E3N "Ethan". Ông muốn cả 3 trở thành 1 đội để tiện phối hợp với nhau.

Trong quá trình 4 người di chuyển trên 1 phi cơ về căn cứ gần tổng hành dinh UNSA thì các khẩu đại bác phòng thủ AATIS của SATO bất ngờ nhắm hàng loạt vào nhiều hạm đội bay, bao gồm cả phi cơ của 4 người mà nã đạn. Một phần mười số tàu của SATO bị phá hủy hoàn toàn, Trái Đất bị đặt vào tình trạng chiến tranh ngay sau cuộc tấn công xâm lược bất ngờ của SDF. Reyes và Salter điều khiển cho chiếc phi cơ bốc cháy đáp xuống 1 trung tâm thương mại và lập tức chiến đấu ngay

Riah

Sau khi kiểm soát được chiến trường, Reyes cùng các đồng đội xâm nhập được vào đài chỉ huy AATIS, bắt sống được một điệp viên của SDF cài cắm vào SATO mang tên Riah. Chính hắn là kẻ đã tắt hệ thống AATIS và 1 phần của mạng phòng thủ Trái Đất nhằm dẫn đường cho 1 số quân nhất định của SDF thâm nhập vào Trái Đất. Sau khi bật lại hệ thống, các khẩu AATIS ngừng nã đạn vào hạm đội bay và màn chắn phòng thủ quay trở lại, Reyes cùng những người sống sót leo lên các Jackal và phóng thẳng lên quỹ đạo Trái Đất. Ở đây, họ đụng độ với 1 chiến hạm của SDF với vô số các phản lực cơ không gian khác. Sau khi tiêu diệt được chiếc tàu này, bất ngờ, chiến hạm Olympus Mons xuất hiện sau khi tiến hành "Space Jump" – Bước nhảy không gian (Đẩy vận tốc con tàu lên mức ánh sáng để tới được đích nhanh hơn). Chúng sử dụng vũ khí đã lấy được ở Europa, sau khi đã được điều chế lại và hủy diệt hầu như toàn bộ các chiến hạm của SATO đang tham chiến, ngoại trừ 2 chiếc Retribution và Tigris, trước khi trốn thoát.

Olympus Mons bất ngờ xuất hiện

Reyes hạ cánh lên chiếc Retribution đã hỏng nghiêm trọng và nhận ra 2 sĩ quan cao cấp nhất của tàu đã thiệt mạng sau khi bị Olympus nhắm bắn, để lại anh với vai trò là sĩ quan chỉ huy cao nhất trên tàu và sẽ là thuyền trưởng của chiến hạm. Đô đốc Raines nhanh chóng thăng cấp cho Reyes và cử Retribution tới chiếm lại một càng hàng hóa tại Mặt Trăng của UNSA đã bị SDF lấy trước đó. Sau khi giải phóng được cảng, Reyes tiếp tục nhận nhiệm vụ phải trì hoãn SDF càng lâu càng tốt để SATO có khả năng phục hồi lại đội tàu. Ở giai đoạn này, game thủ sẽ được chọn 1 loạt các nhiệm vụ bên lề bao gồm việc đánh chặn và tiêu diệt các tướng lĩnh đầu sỏ của SDF trên nhiều hành tinh và vệ tinh trong HMT. Nó bao gồm cả khu tiếp nhiên liệu, khu cung ứng hàng, khu khai khoáng, hạm đội bay…

Chiến đấu trên trạm Titan

Cuối cùng, Retribution đã phá hủy được 1 trạm tiếp nhiên liệu chiến lược trên Titan, vệ tinh của sao Thổ, làm tê liệt tạm thời SDF. Vào lúc này, một trạm khai thác nhiên liệu của SATO trên thiên thể quay xung quanh sao Thủy bất ngờ bị tấn công, đội Retribution đã tới đây để tìm hiểu nguyên nhân nhưng họ đã mắc bẫy. SDF lợi dụng tình hình đã bất ngờ tấn công chiếc chiến hạm còn lại là Tigris, tiêu diệt toàn bộ phi hành đoàn khiến Retribution trở thành chiến hạm cuối cùng.

Riah tự sát để kích hoạt thiết bị định hướng cho SDF

Đô đốc Raines thông báo với Reyes về việc tên điệp viên Riah có cài một thiết bị định hướng vào người. Nó giống như 1 ngọn hải đăng thu hút sự chú ý của SDF và cũng là cách mà Riah dùng để chỉ điểm vị trí tấn công. Reyes nghĩ ra một kế hoạch là sử dụng chính thiết bị định hướng này nhằm kéo SDF tới Trái Đất trong khi các khẩu AATIS vẫn đang hoạt động nhằm tiêu diệt toàn bộ lãnh đạo của chúng.

Đáng tiếc, Riah đã sớm biết được điều đó và tẩu thoát. Trong quá trình truy đuổi, Reyes bắt được Riah trên ban công 1 ngôi nhà nhưng lại bị chính Riah đánh gục. Thay vì đâm chết Reyes, Riah cười lớn và nói rằng Trái Đất đã tới hồi kết, UNSA phải trả giá. Riah tắt toàn bộ hệ thống AATIS và màn chắn phòng thủ, lấy dao đâm vào cơ thể và móc thiết bị định hướng ra rồi phá hủy nó, trước khi lăn ra chết. SDF nhận được tín hiệu từ thiết bị này lập tức lao thẳng vào quỹ đạo Trái Đất, phóng tên lửa cho nổ tung sở chỉ huy của UNSA, giết chết đô đốc Raines.

Chiếm được Olympus Mons để phá hủy nhà máy trên sao Hỏa, nhưng...

Không còn lựa chọn nào khác, Reyes nhảy lên chiếc Jackal của mình và chỉ đạo toàn phi đội phải cướp được chiếc Olympus Mons trước khi chúng hủy diệt toàn bộ số chiến hạm và vũ khí còn lại dưới mặt đất. Ethan vốn đã cung cấp cho Reyes 1 thiết bị hack Robot và nhờ đó, Reyes có thể xâm nhập vào sở chỉ huy của Olympus, cho nổ tung robot, giết chết đô đốc Kotch. Lúc này, SATO đã chiếm được Olympus và cùng với Retribution "jump" tới bề mặt sao Hỏa. Họ sử dụng vũ khí của chính mình đã bị cướp trên Europa phá nát hạm đội của SDF nhưng cả 2 chiến hạm đều thiệt hại rất nặng. Trong khoảnh khắc đó, Reyes hạ lệnh lao Olympus vào nhà máy đóng tàu của SDF trên bề mặt sao Hỏa nhưng Retribution, sau khi mất khả năng điều khiển vì trúng đạn lại vô tình trôi vào đường bay của Olympus, kéo cả 2 con tàu này ra xa khu vực đóng tàu. Kết quả lả 2 chiến hạm đều hỏng hoàn toàn khi rơi vào bầu khí quyển sao Hỏa tạo thành 1 cảnh tượng cực kì ấn tượng, còn nhà máy đóng tàu của SDF vẫn nguyên vẹn.

Mọi thứ đã có thể kết thúc đẹp hơn nếu như phát đâm này chính xác

Hầu hết các phi cơ của SATO bị phá hủy và rơi xuống bề mặt, may mắn còn 1 vài chiếc hoạt động. Rất nhiều đồng đội của Reyes đã bị chết trong sự việc trên. Biết rằng, không thể nào quay trở lại Trái Đất được nữa, họ thiết lập 1 trại chiến lược tập hợp lực lượng và củng cố đội hình trước khi tham gia trận chiến cuối cùng, đánh sập nhà máy đóng tàu tại đây và hoàn thành trọng trách với UNSA. Một cuộc chiến vô vọng và cực kì nhiều mất mát với phe SATO. Game thủ sẽ thấy rất nhiều binh sĩ quen mặt nằm lại trên hành tinh đỏ mãi mãi. SATO sớm ném bom phá hủy các tháp pháo AATIS tại cơ sở đóng tàu, thuận đường cho máy bay rải thảm hạ gục vô số lính SDF.

Cuối cùng, đội SATO chia thành 2 nửa, 1 ở lại bề mặt sao Hỏa cản chân quân SDF tiếp viện, phần còn lại lên thang máy chạy thẳng tới tháp chỉ huy đóng tàu trên cao. Đáng tiếc, họ không có trong tay bất cứ 1 chiến hạm nào để phá hủy nhà máy này thêm nữa. Nhưng Salter tình cờ phát hiện ra 1 chiếc khu trục leo đậu trong khu vực đóng tàu của SDF nhưng nó gần như không sử dụng được khi đã bị neo đậu chặt vào xưởng và vũ khí chưa kích hoạt. Từ đây 3 người gồm Reyes, Salter, Ethan đảm nhiệm 3 việc khác nhau. Reyes tới sở chỉ huy để kích hoạt lại vũ khí cho khu trục. Trong khi đó, Ethan sẽ gỡ mỏ neo để Salter điều khiển tàu bắn tan các tàu khu trục đang bay gần tới và cả nhà máy. Đây đều là những nhiệm vụ tự sát và khó lòng hoàn thành nếu không hi sinh.

Ethan tự hủy

Ethan không thể tháo gỡ mỏ neo bằng tay nên đã nói với Reyes điều khiển mình và cho tự hủy chính mình tại trung tâm điều khiển neo bám. Robot lớp Metal chính thức chấm dứt chuyến hành trình của mình tại đây, trong khi đó Reyes cũng đã kích hoạt xong vũ khí trên khu trục để Salter khai hỏa. Khoảnh khắc cuối khi biết mình không thể ra khỏi đây thêm nữa, Reyes lệnh cho Salter bắn trực tiếp vào sở chỉ huy nơi mình đứng. Phát bắn từ chiếc tàu của SDF do Salter điều khiển đầy Reyes ra không gian trước khi bị các mảnh vỡ từ khu đóng tàu văng vào người.

Reyes hi sinh khi đang làm nhiệm vụ

Một thời gian sau, UNSA tôn vinh Reyes và các đồng đội trên Retribution đã anh dũng hi sinh. Việc hủy hoại nhà máy đóng tàu của SDF là một chiến thắng vang dội và quyết định dằn mặt hành vi của SDF với UNSA và Trái Đất. Nora Salter là một trong 4 người sống sót trên chiếc Retribution, 759 người còn lại thì không có cơ hội như vậy.  Một kết thúc tương đối đau thương.

Infinite Warfare kết thúc, mở đầu cho một kỉ nguyên chiến tranh vũ trụ đầy khốc liệt trong tương lai, sự đối chọi giữa SATO với SDF và rất nhiều các thế lực khác như đã từng xuất hiện trong Modern Warfare series. Một cốt truyện dù chưa thể đầy đặn 100% nhưng rất đáng giá.