Call of Duty 4: Modern Warfare se déroule à l'époque contemporaine, à la différence des épisodes précédents qui se déroulaient pendant la Seconde Guerre mondiale.
Le développement du jeu a duré deux ans. Les créateurs ont notamment travaillé sur des différents traits du graphisme: la profondeur de champ, l'ombre, les effets du high dynamic range rendering...
L'histoire est centrée autour d'une guerre future fictive impliquant les Special Air Service de la Royaume-Uni, les United States Marine Corps des États-Unis et les loyalistes de la Russie, représentés par les Spetsnaz, qui combattent les ultra-nationalistes russes dans une guerre civile russe et les rebelles du Moyen-Orient qui ont organisé un coup d'état dans cette région. Les missions se situent en Russie, dans le Moyen-Orient, à l'Azerbaijan et en Ukraine. Le joueur jouera en tant que Marine et SAS, mais n'a pas la possibilité d'incarner un Spetsnaz (mais peut jouer avec un Spetsnaz en mode multijoueur).
Fin janvier 2008, le titre se place selon Activision comme meilleure vente mondiale de l'année 2007 avec plus de 10 millions de jeux écoulés toutes plateformes confondues.