Akcja gry rozgrywa się w Rosji. Nasz bohater jest zarażony tajemniczym wirusem i obdarzony niecodziennymi umiejętnościami. Gra Dark Sector to typowa strzelanka, w której główną rolę odgrywają ostrze-bumerang wyrastające z dłoni gracza. Służy ono do likwidacji przeciwników z dystansu jak i z bliskiej odległości. Oprócz tego do dyspozycji gracza jest cały arsenał broni palnej składający się z kilku odmian karabinów pistoletów oraz shotgunów.

Rozgrywka w zdecydowanej części polega na odpowiednim wykorzystaniu znajdujących się na miejscu potyczki osłon terenowych, zza których spokojnie czy to z karabinu, czy też przy pomocy wspomnianego wyżej ostrza wyeliminujemy przeciwników. Co jakiś czas gracz będzie musiał wykazać się umiejętnością percepcji i logiki w poszukiwaniu dodatkowych źródeł energii, pozwalających na otwarcie drzwi do następnej sekcji etapu.