Действие Black Ops происходит в 1961-1968 гг. во время холодной войны, через 16 лет после событий фильма World at War. В ней рассказывается секретная история тайных "черных" операций ЦРУ, проводимых в тылу врага. Большая часть кампании рассказывается глазами оперативника SOG и ЦРУ Алекса Мейсона, в основном через флэшбэки. Очнувшись в комнате, заставленной мониторами, Мейсон оказывается привязанным к креслу, и двое неизвестных дознавателей задают ему вопросы о передаче с цифрами. В попытке ответить на их вопросы Мейсон вспоминает несколько событий из прошлого, что создает основу для прохождения миссий игры.