Dark Sector propulse les joueurs dans le rôle de Hayden Tenno, un agent infiltré envoyé en mission à Lasria, une ville d'Europe de l'Est au bord de l'effondrement abritant un secret mortel datant de la Guerre Froide. Au cours de cette mission épineuse, Hayden est attaqué par un ennemi inconnu et infecté par le Virus Technocyte, une arme biologique invasive qui transforme ses victimes en machines à tuer. Ayant survécu à l'attaque, Hayden découvre que le Technocyte lui a laissé des capacités surhumaines, inconnues jusque-là. Il doit maintenant dompter ces pouvoirs, survire et devenir un héros.
