Call of Duty: Infinite Warfare - это тринадцатая основная часть ежегодной серии шутеров от первого лица. Она продолжает футуристическое направление предыдущих игр, представляя теперь бои в открытом космосе, а также бои в условиях невесомости. Как обычно, в игре есть однопользовательская кампания, режим игры с зомби и полноценный многопользовательский режим.
Действие однопользовательской кампании происходит в далеком будущем, где большинство природных ресурсов Земли уже исчерпаны. В результате демографической и промышленной экспансии создается Космический альянс Объединенных Наций (UNSA) как политическая организация для ведения переговоров по всем аспектам колонизации космоса человеком. Различные организации пытаются контролировать колонии, в первую очередь Solar Associated Treaty Organization (SATO), которой противостоит враждебная фракция Settlement Defense Front (SDF). Игра сосредоточена на моменте, когда SDF нападает на UNSA, серьезно ослабляя ее оборону на Земле. Главный герой - пилот специальных операций первого уровня капитан Рейес, член военного подразделения Special Combat Air Recon (SCAR), которому поручено защищать UNSA. Только два крупных военных корабля пережили нападение, и Рейес находится на одном из них под названием "Возмездие". Будучи одним из немногих выживших офицеров, он вскоре получает командование кораблем, который впоследствии выступает в роли центрального узла.
В различных миссиях часто используется партизанский подход с элементами скрытности в борьбе с гораздо более сильными SDF. В космосе это делается с помощью незаметных прыжков со скоростью света. Большая часть оппозиции SDF состоит из беспилотных солдат. Есть также миссии воздушного боя с собачьими схватками в космосе со свободным перемещением с использованием меньшего истребителя под названием "Шакал". С мостика главного корабля можно начать как основные, так и дополнительные миссии, причем последние называются "Штурм корабля" и открывают новые возможности, оружие и снаряжение. Примечательным побочным персонажем является Итан, боевой дрон с характером. Рейес может использовать захватный крюк для перемещения в условиях невесомости в сочетании с ускорением. У него также есть наручный компьютер для управления машинами и взлома вражеских гаджетов. В кампании представлены два новых режима сложности: Специалист и #YOLO. В первом из них Рейес может двигаться, когда его ранят в ноги, он может выбивать оружие из рук противников, а восстановление здоровья возможно только с помощью нано-выстрелов. Вторая, #YOLO, вводит permadeath вместо перезапуска на контрольных точках.
Онлайновый мультиплеер продолжает многие элементы геймплея и механики, представленные в предыдущей игре Call of Duty: Black Ops III. Это проявляется в быстром движении по цепочке, в скольжении, беге по стенам и усилениях, основанных на различных Combat Rigs, заменивших систему классов. Шесть боевых машин - это FTL, Merc, Phantom, Stryker, Synaptic и Warfighter. Каждый из них предоставляет различные возможности для разных стилей игры. Кроме того, можно использовать постоянные преимущества, называемые трейтами. Возвращаются такие режимы игры, как "Доминирование", "Хардпоинт" и "Подтвержденное убийство". Два новых режима - Defender и Frontline. Defender - это игра об управлении дроном в форме шара, сочетающая в себе Hardpoint и Uplink. Frontline - это более традиционный режим командного deathmatch, в котором двойные очки начисляются за убийства за пределами домашней базы, где предоставляется бонус к броне.
Новые виды оружия часто основаны на энергии, есть гранаты "Черная дыра", которые могут временно изменять гравитацию. Основное и дополнительное оружие имеет навесное оборудование, а также новую систему ремесел. Очки, заработанные во время матчей, можно использовать для получения доступа к прототипам оружия. Таким образом, можно получить четыре прототипа оружия: обычное, редкое, легендарное и эпическое. Каждое оружие дает различные преимущества, называемые перками оружия. Боевые машины предоставляют специальное оружие, называемое полезной нагрузкой. К ним относятся способность на короткое время превращаться в хищное животное или Коготь - оружие с отскакивающими пулями. Основной рейтинговый мультиплеер сосредоточен вокруг игры в лиге с мировой лигой. Большинство специальных видов оружия можно приобрести с помощью ключей, используемых для открытия ящиков с награбленным. Их также можно сразу купить за реальные деньги.
Кооперативный режим игры "Зомби" имеет юмористический сеттинг 1980-х годов, основанный на предпосылке о четырех актерах. Они думают, что проходят пробы для фильма, но в итоге оказываются в жутком тематическом парке, где режиссер играет с ними. Игроки зарабатывают оружие и прорываются через баррикады, чтобы получить доступ к новым частям парка в нескольких раундах, пытаясь выжить как можно дольше. Новыми элементами являются робот, которому можно помочь получить войска поддержки, и использование окружающей среды творческими способами, чтобы избавиться от зомби. В этом режиме нет космического боя, но сохранены преимущества и бонусы. Карты судьбы и удачи - это новый элемент, зарабатываемый на каждом новом уровне, подобно Gobblegums в Black Ops III.