Dark Sector versetzt die Spieler in die Rolle von Hayden Tenno, einem Agenten, der auf einer gefährlichen Mordmission in Lasria, einer Stadt in Osteuropa kurz vor der Zerstörung, geschickt wird und ein tödliches Geheimnis des Kalten Krieges verbirgt.

Er wird von einem unbekannten Feind angegriffen und wacht auf, um festzustellen, dass ein Teil seines Körpers durch eine Infektion verändert wurde, die ihm übermenschliche Fähigkeiten verliehen hat. Nun muss Hayden lernen, sich zusammen mit seinen Kräften weiterzuentwickeln, zu überleben und ein Held zu werden.