Dark Sector - это экшен, в котором игрок берет на себя роль Хайдена Тенно, элитного агента черных операций, посланного в Ласрию, маленькую страну СССР, с целью уничтожить вирус, превращающий людей в мутантов, и устранить его создателя, Мезнера.
Найдя Мезнера, Хайден сам заражается вирусом, который мутировал в его правую руку, что в свою очередь дало ему определенные способности, такие как превращение в невидимку, создание щитов и, самое главное, способность использовать глайв - специальное оружие, похожее на нож, которое Хайден может использовать как в ближнем, так и в дальнем бою.
Помимо способностей, которые дает ему инфекция, Хайден может использовать огнестрельное оружие, например, дробовики или пистолеты, которые можно отбирать у врагов или покупать на черном рынке, а также модифицировать.
Многопользовательская игра имеет два различных режима: Инфекция, где один из игроков берет на себя роль полностью мутировавшего Хайдена, а остальные охотятся за ним как обычные солдаты, и Эпидемия, где две команды, каждая со своим Хайденом, пытаются убить мутанта другой команды.