Dark Sector catapulta i giocatori nel ruolo di Hayden Tenno, un agente operativo segreto inviato in una missione pericolosa a Lasria, una città dell'Europa dell'Est sull'orlo della rovina che nasconde un pericoloso segreto della Guerra Fredda. Nel bel mezzo di questa missione, Hayden viene attaccato da un nemico sconosciuto e infettato dal Technocyte Virus, un'arma biologica brutale che trasforma le sue vittime in macchine da uccidere prive di coscienza. Sopravvivendo a questo attacco, Hayden scopre che il Technocyte Virus gli ha conferito potenti abilità non umane, diverse da qualsiasi cosa avesse mai visto. Ora deve evolversi con i suoi poteri, sopravvivere e diventare un eroe.