Dark Sector mete a los jugadores en el papel de Hayden Tenno, un agente encubierto enviado a una peligrosa misión en Lasria: una ciudad de Europa del este al borde de la ruina y que esconde un secreto letal de la Guerra Fría. En mitad de esta misión, Hayden es atacado por un enemigo desconocido e infectado por el virus Technocyte: una brutal arma biológica que transforma a sus víctimas en salvajes máquinas de matar. Tras sobrevivir este ataque, Hayden descubre que el virus Technocyte le ha conferido poderosas y sobrehumanas habilidades nunca vistas antes. Ahora debe evolucionar con sus poderes, sobrevivir y transformarse en un héroe.