Call of Duty: Advanced Warfare es el undécimo juego principal de la serie de disparos en primera persona. La campaña para un jugador se desarrolla en el futuro, alrededor de 2054, cuando Atlas, una corporación militar privada dirigida por Jonathan Irons, se ha convertido en la organización militar más poderosa del planeta. El jugador controla a Jack Mitchell, que comienza como soldado del Cuerpo de Marines. Está destinado en Seúl, Corea del Sur, con Will Irons. En una misión exitosa, pero mortal, contra Corea del Norte, mueren 6.000 marines, incluido Will, y Jack pierde su brazo izquierdo. En el funeral, el padre de Jack, Jonathan, se acerca a él y le ofrece un trabajo en Atlas y donde recibe un brazo protésico de alta tecnología. La historia abarca varios años y lugares a medida que se revelan lentamente las intenciones de Atlas. Junto a Irons, los personajes destacados son Gideon, Joker, Ilona y su antiguo sargento Cormack. Los países y lugares visitados en el juego incluyen EE. UU., Grecia, Bulgaria, Nigeria, Corea del Sur, Tailandia, la Antártida e Irak.
Como el juego está ambientado en el futuro, Mitchell tiene acceso a exoesqueletos de alta tecnología que mejoran drásticamente las habilidades del soldado. Cada misión proporciona un tipo diferente de traje con poderes específicos, como la capacidad de hacer doble salto, usar un gancho de agarre, flotar a través de potenciadores, volverse invisible a través de la capa, lanzar granadas, proporcionar un escudo o salud adicional y escalar superficies metálicas. En comparación con otros juegos de Call of Duty , hay más momentos con acción más lenta, la oportunidad de sigilo y una serie de entornos que son más abiertos, por lo que se pueden considerar diferentes enfoques. Mitchell puede mejorarse ganando puntos al completar desafíos, lo que le permite recargar más rápido o recibir más daño. Varias misiones proporcionan vehículos, como una moto voladora, una lancha rápida con la capacidad de sumergirse bajo el agua, trajes mecánicos pesados, un tanque y un avión de combate. El juego no utiliza un HUD normal, sino que toda la información se proyecta en el arma a través de un holograma. Junto a las armas y granadas normales, hay armas que dependen del láser o la energía.
Los modos de juego multijugador incluyen Capture the Flag y Hardpoint (que regresan de Call of Duty: Black Ops II ), Momentum basado en la bandera (basado en el modo de juego War de Call of Duty 3 y Call of Duty: World at War ), Domination, Kill Confirmed y otros. Completamente nuevo es el modo Uplink basado en objetivos basado en llevar satélites con dos equipos de cuatro a seis jugadores. El equipamiento se llama sistema Pick 13, una variación del sistema Pick-10 Create-A-Class de Black Ops II . Los jugadores tienen espacio para trece elementos o habilidades, como un arma principal con diferentes accesorios, diferentes ventajas, recompensas de rachas de puntos, etc. Las rachas de puntos se pueden personalizar, una novedad en la serie, pero hace que la recompensa sea más cara. También hay entregas de suministros regulares que proporcionan elementos en tres categorías: alistarse (común), profesional (poco común) y élite (raro). Estos incluyen armas personalizadas y elementos de personalización llamados refuerzos. Todos los elementos recolectados se almacenan en una armería, pero también se pueden canjear por experiencia adicional. Al igual que en el modo de un jugador, se pueden usar las habilidades del exoesqueleto, y algunas de ellas, como el impulso y el gancho de agarre, alteran el movimiento significativamente.
Al igual que muchos de los juegos anteriores, existe otro modo de juego independiente, ahora llamado Exo Survival, muy similar a los de Call of Duty: MW3 y Call of Duty: Ghosts . De uno a cuatro jugadores trabajan juntos para sobrevivir a varias rondas, luchando contra oleadas de enemigos. Hay cuatro niveles para desbloquear y once rondas en total.