Call of Duty: World at War, как и его предшественники, представляет собой простой военный шутер от первого лица с аутентичным вооружением, таким как Sub Machine Gun Томпсона или винтовкой Arisaka Rifle Type 99, и довольно линейными, но тщательно заскриптованными уровнями, которые помещают игрока в посреди действия с несколькими товарищами по команде, контролируемыми NPC, всегда на его стороне, чтобы помочь ему и добавить к атмосфере. Цели в этих миссиях варьируются от зачистки домов от врагов до закладки бомб или защиты позиции. И вместо того, чтобы использовать аптечки или что-то подобное для исцеления, игроку просто нужно выйти из огня на несколько секунд, чтобы восстановить полное здоровье. На этот раз новинка - это кооперативная кампания для четырех игроков, позволяющая каждому пройти весь одиночный режим вместе с друзьями.
В игре также есть многопользовательский режим, аналогичный режиму Call of Duty 4: Modern Warfare с игровыми типами Deathmatch, Team Deathmatch, Capture the Flag и Search & Destroy, в котором одной команде необходимо заложить бомбу в одной из двух целей и другой должен защищать оба. Система ранжирования также приносит свои плоды. За каждое убийство или выполненную цель игрок получает очки опыта и уровни, чтобы разблокировать дополнительное оружие, приспособления или способности, обеспечивающие более высокую точность и тому подобное. Затем их можно использовать для создания до пяти пользовательских классов в дополнение к пяти предопределенным (стрелок, легкий стрелок, тяжелый стрелок, близкий штурм и снайпер).