В основу сюжета игры положена борьба между выжившими после эпидемии людьми и ордами инфицированных людей-зомби, которыми управляет AI. Вирус, о причинах и истории появления которого ничего не известно, затронул практически все население Земли. Игра состоит из пяти кампаний и одной дополнительной карты. Каждая кампания — группа уровней, которые должны пройти Выжившие чтобы вызвать помощь и покинуть населённую инфицированными территорию на эвакуационном транспорте (вертолёт, корабль, самолёт, бронетранспортёр военных или грузовик). Уровни связаны между собой «безопасными комнатами» (англ. safe rooms), «убежищами». Как только выжившие заберутся внутрь комнаты и запрут дверь, уровень закончится, а следующий уровень начнётся в этой же комнате, но с надежно запертым старым выходом и доступным новым. Такие комнаты содержат оружие, боеприпасы, аптечки и надписи на стенах от прошлых выживших, которые были в этой комнате. Кампания проходится четырьмя персонажами — от одного до четырёх людей, недостающие игроки заменяются ботами. В игре за каждую сторону (за Заражённых можно играть только в режиме Сражение) может играть до 4 человек, тем не менее существуют специальные плагины, позволяющие обойти это ограничение и увеличить максимальное число игроков в несколько раз (известны серверы где за каждую сторону в Сражении может играть до 16 человек). В дополнительной кампании Последний рубеж, состоящей из одной карты Маяк, можно играть только в режиме Выживание.

Выжившие — одни из немногих, выживших после инцидента, людей. Всем четверым доступно одинаковое оружие, все имеют одинаковый запас здоровья, скорость передвижения и имеют иммунитет к вирусу. Разница только внешняя. Персонажа можно выбрать самому, четвёртому игроку достанется тот персонаж, который не занят.

Билл
Уильям Овербек (на его кителе видна нашивка с фамилией) или просто Билл — старый ветеран вьетнамской войны, опытный вояка. Служил в силах специального назначения армии США. После двух незабываемых поездок во Вьетнам у него остались горстка медалей, полное осколков колено и почётный уход в отставку. Именно он, как наиболее опытный в военных делах, ведёт группу выживших.
Несмотря на преклонный возраст, Билл ни в чём не уступает своим товарищам, а во многом, благодаря своей элитной подготовке и многолетнему боевому опыту, и превосходит. Известно, что он был знаком с Фрэнсисом до всей этой заварушки. Сейчас, когда вырвавшийся вирус уничтожает человечество, после десятилетий бесцельной и глупой работы, Биллу наконец-то вновь повезло заняться тем, о чём он всегда мечтал: борьбой с врагом. Хотя он и признаёт, что даже на войне к такому не привык (а также жалеет, что после утечки вируса не оказался во Вьетнаме). Погибает во второй части игры в кампании The Passing, так как пожертвовал собой, чтобы опустить мост ради троих выживших. Судя по звуковым файлам игры, Луис намекал, что его убил Танк. Внешность Билла скопирована с Бернарда Фокита (англ. Bernard Fouquet), а овучивает его Джим Френч (в локализации от Акеллы — Валерий Сторожик).

Фрэнсис
Сильный и волевой байкер, покрытый татуировками. Грубый и резкий, что, впрочем, не мешает ему быть хорошим парнем, на которого всегда можно положиться.
Фрэнсис ведёт себя так, как будто нашествие вируса является крупнейшей в мире потасовкой в баре. Когда началось заражение вирусом, пока все искали запасы продовольствия и место для укрытия, Фрэнсис нашёл пушку и начал развлекаться. Ни полицейских, ни законов, ни порядка — если бы не заражённые, то такая жизнь ему даже понравилась бы. Известна дата рождения Френсиса, об этом говорит его левая рука, на ней наколота дата 29.06.73. По его словам ненавидит почти всё на свете: лестницы, метро, фургоны, самолеты, воду, больницы, докторов, юристов, полицейских. Внешность Френсиса скопирована с Тейлора Нокса (англ. Taylor Knox), а озвучивает его Винс Валензуэла (в локализации от Акеллы — Всеволод Кузнецов)

Зои
Привлекательная девушка, выходец из богатой семьи. В то же время умеет обращаться с огнестрельным оружием. У неё сильная воля, и она умеет постоять за себя даже перед лицом опасности.
Большую часть свободного времени, во время первого года обучения в колледже, она провела в общежитии, засматриваясь старыми фильмами ужасов. После чего её поставили перед выбором: или бросать валять дурака и продолжать учиться, или же бросать обучение. Теперь, когда вся планета заполонена смертельными зомби и все её учителя погибли у неё на глазах, у Зои есть слабое утешение, что, в конце концов, она обучалась правильным вещам. Внешность Зои скопирована с Сони Кински (англ. Sonja Kinski), а овучивает её Джен Тейлор (в локализации от Акеллы Ольга Зверева)

Луис
Афроамериканец Луис собирался уволиться из своей компании с должности младшего системного аналитика IT департамента, когда появился вирус, который уничтожил экономику и сократил мировое население.
Единственный человек в команде, который пытается сохранить остатки цивилизованности в мире, погрузившемся в полный хаос. Его одежда, а также небольшие детали, такие как фирменные ботинки, галстук и дорогие часы, не только выделяют его на фоне других членов команды, но также дают игрокам представление о том, кем Луис был до катастрофы. Однако теперь у Луиса появилась целая куча новых жизненных целей (спастись и выжить) и новые средства для достижения этих целей (оружие). Он достаточно сообразителен, чтобы быстро понять, как работают новые правила на Земле, и как поступить, чтобы не быть съеденным. Внешность Луиса была скопирована с Шона Беннета (англ. Sean Bennett), а озвучивает его Эрл Александер.

Заражённые
В игре встречаются Обычные Заражённые (люди подвергшиеся воздействую вируса) и Особые Заражённые (люди сильно мутировавшие под действием вируса). Существует пять видов Особых Заражённых: Охотник, Курильщик, Толстяк, Ведьма и Танк.

Кампании
На данный момент в игре существует 5 официальных кампаний совместного или одиночного прохождения и одна дополнительная кампания-уровень, доступная только в режиме Выживание:
Нет милосердию (англ. No Mercy)
Апартаменты (англ. The Apartments)
Метро (англ. The Subway)
Канализация (англ. The Sewer)
Госпиталь (англ. The Hospital)
Крыша (англ. Rooftop Finale)

Кампания «Нет милосердию» начинается с крыши полуразрушенного жилого здания (на которой и закончился вступительный ролик игры, так что эту кампанию можно считать продолжением основного сюжета, как и компанию «Роковой полёт»), и ведёт вас в самое сердце некогда процветающего города Fairfield, сейчас заполонённого ордами Зараженных. Рассуждая о том, что четверка будет делать, покинув этот ад, они не догадывались, что их приключение только начинается… Пробиваясь через орды нежити к заветному госпиталю «Милосердие» они получают первые уроки выживания в зомби-апокалипсисе. Когда они добираются до крыши больницы, их подбирает пилот вертолета, по-видимому раньше принадлежавшего телевизионному каналу, о чём можно судить по надписям «Новости пятого канала». Странно, пилот упомянул, что с ним произошел небольшой «инцидент». Что бы это значило?..
Роковой полёт (англ. Crash Course)
Переулки (англ. The Alleys)
Гараж (англ. The Truck Depot Finale)

Выжившие, решившие эвакуироваться из зараженного города, сели на спасательный вертолёт, но полёт их продолжался недолго — заражённый укусом зомби пилот мутировал. Вертолёт разбился, но четверке каким-то чудом удалось остаться невредимыми, и теперь им снова предстоит идти пешком к спасательной точке, проходя через окраины города, полного зараженных. В одном из гаражей они находят микроавтобус, но, чтобы спустить его с подъемника, приходится включить дизель-генератор, который привлекает орды зараженных. В конце выжившим удаётся спастись, уехав на микроавтобусе.

Эта кампания была добавлена в игру в качестве второго загружаемого контента (DLC), но разработчики объяснили, что её действие происходит между Нет милосердию и Похоронным звоном'.
Похоронный звон (англ. Death Toll)
Ограждение (англ. The Turnpike)
Водосток (англ. The Drains)
Церковь (англ. The Church)
Город (англ. The Town)
Лодочная станция (англ. Boathouse Finale)

Микроавтобус подвёл четвёрку. Пришлось «одолжить» полицейскую патрульную машину. Выехав на трассу и протаранив Толстяка, машина застряла. Открыв багажник, выжившие обрадовались, увидев новое оружие и обмундирование. Добравшись до водоочистных сооружений и выйдя к железнодорожной станции герои всё ещё надеялись, что в самом Риверсайде ещё хоть кто-то держит оборону. Они не ошиблись. Инфицированный чокнутый священник в одной из придорожных церквей оставил их на пожирание зомби, однако, вскоре и сам превратился в зомби-босса, и умер от ствола одного из четвёрки. Церковь, это, конечно, хорошо, но пора и действовать. Зараженные не умеют плавать, так? Значит можно от них уплыть. У реки выживших подобрал корабль, и подвез их до неизвестного нам города…
Смерть в воздухе (англ. Dead Air)
Теплица (англ. The Greenhouse)
Кран (англ. The Crane)
Стройка (англ. The Construction Site)
Терминал (англ. The Terminal)
Взлётная полоса (англ. Runway Finale)

Разминувшись с судном, Выжившие забрались на крышу первого попавшегося здания и заночевали в нём. На рассвете над ними пролетел дымящийся самолёт. Было решено идти в аэропорт. Хоть Билл и знал, что в первую очередь при заражении города военные бомбят аэропорт, он надеялся на лучшее. Увидеть в нём один целый самолёт было для них огромным лучом надежды. Заполняя бак, они надеялись на то, что им больше не придётся видеть полные ужаса глаза зараженных и сцену, где Зои убивает очередного пилота.
Кровавая жатва (англ. Blood Harvest)
Леса (англ. The Woods)
Тоннель (англ. The Tunnel)
Мост (англ. The Bridge)
Железнодорожная станция (англ. The Train Station)
Ферма (англ. Farmhouse Finale)

Потеряв и самолёт, и пилота, выжившие оказываются в лесу, неподалеку от очередной железнодорожной станции. Слава Богу, было чем разжечь костёр — в саквояже того пилота были одни только деньги. Видимо, он пытался нажиться на всей этой неразберихе. Кто-то из них слышал о военно-эвакуационном пункте на старой ферме. Легче всего добраться туда было по рельсам. Через некоторое время их действительно забрали военные. Только вот через неделю их уже видели на юге США, где они явно не хотели никаких контактов с армией…
Последний Рубеж (англ. The Last Stand)
Маяк (англ. The Lighthouse)

Но что было бы, если бы все пошло не так? Все выжившие и военные в лагере подверглись ожесточённому нападению со стороны Зараженных. Если срочно что-нибудь не придумать, лагерь будет стёрт с лица Земли. Отважная пара самоотверженно решила найти способ отвести зараженных от лагеря. Нужно было найти что-нибудь, что могло бы привлечь зараженных со всей округи. Маяк на берегу! Безупречный вариант! Вопрос лишь в том, как долго пара человек сможет сдерживать орду? Успеют ли военные за это время эвакуировать лагерь? Всё выяснится, как только будет запущен генератор маяка…
AI Director

AI Director (Режиссёр) в Left 4 Dead — динамическая система для создания наиболее впечатляющих игровых моментов. AI Director управляет такими параметрами игры, как темп, количество противников, места, откуда появляются зомби и т. д. Данные параметры изменяются в зависимости от того, как ведут себя игроки, стараясь сделать игру как можно более разнообразной и посильной для игроков (подстраивая уровень сложности). Частота появления орд зомби зависит также от уровня сложности игры. На данный момент в игре стоит версия 1.8.

«Панические события»
(англ. Panic Events)
В игре присутствуют некоторые вещи, которые могут привлечь большое количество заражённых.
Влияние зомби-боссов. Если Толстяк покроет слизью одного или нескольких Выживших, это привлечёт всех Зараженных в округе и заставит появиться огромную толпу, которая нападёт на забрызганных слизью Выживших, игнорируя незапачканных. А если ведьму заденет заражённый, то она набросится на ближайшого персонажа, возможно и на выживших.
Сигнализация автомобиля\металлодетектора (Есть альтернативный способ призвать орду нежити в кампании Смерть в воздухе, на карте Терминал Выжившие могут вызвать паническое событие, пройдя через один из рабочих металлодетекторов, это сделано как альтернатива автомобильной сигнализации в помещении). Такой автомобиль отличает то, что из его кабины виднеется мелькающий красный свет. Если запрыгнуть, выстрелить, взорвать или кинуть что-нибудь на автомобиль в тот момент, когда все живые Выжившие находятся рядом — срабатывает сигнализация. Как только сигнализация будет включена на Выживших нападёт большая толпа зараженных. Однако сами зомби-боссы не могут вызвать сигнализацию без участия Выживших (например Курильщик может перетянуть Выжившего, задев им автомобиль; Толстяк, которого взорвали в непосредственной близости к авто тоже вызовет сигнализацию). (В последнем обновлении эту «фишку» толстяка удалили). Так как автомобиль с сигнализацией является большим предметом, его может швырнуть Танк. Однако, это приведёт к полному отключению сигнализации.

Ключевые моменты. В каждой кампании есть «ключевые моменты» (исключение составляет кампания Последний рубеж) которые необходимо выполнить. После их выполнения на Выживших обязательно нападают Зараженные.
В кампании Нет милосердию это: включение генератора на второй карте (Метро), включение платформы на третьей карте (Канализация) и вызов лифта на четвёртой карте (Госпиталь).
В кампании Роковой полёт это: выстрел из гаубицы на первой карте (Переулки).
В кампании Похоронный звон это: перекрытие дамбы на второй карте (Водосток), попытка открытия двери в убежище на третьей карте (Церковь) и использование подъёмника на четвёртой карте (Город).
В кампании Смерть в воздухе это: запуск крана на второй карте (Кран), сожжение баррикады на третьей карте (Стройка) и снесение баррикады фургоном на четвёртой карте (Терминал).
В кампании Кровавая жатва это: открытие двери под сигнализацией на второй карте (Туннель) и снятие вагона с тормоза на третьей карте (Мост).

Финальные битвы. В начале, конце и разгаре каждой финальной битвы, на некоторое время появляются огромные полчища Зараженных. После истребления каждой из них появляется Танк. Всего за время, которое нужно продержаться до прибытия спасателей, появляется две волны, и в момент прибытия — третья, при этом Танк может появиться одновременно с ней.
Режим игры «Сражение»

В этом режиме четыре персонажа берут на себя роль Выживших, а другие четыре — роль особых Заражённых. В каждой команде должен быть как минимум 1 человек для начала, недостающие игроки заменяются ботами (Зараженные не заменяются). Среди Заражённых с начала раунда доступны Толстяк, Охотник и Курильщик. Время от времени команде Заражённых дается и Танк, которым управляет набравший больше всех очков на текущий момент игрок-Заражённый. Ведьма как игровой персонаж недоступна, ей всегда управляет ИИ.

После смерти особый Заражённый появляется заново через несколько секунд (от 6 до 30, в зависимости от числа играющих в данный момент за боссов игроков), причём игрок может сам выбрать в режиме призрака, где ему появиться. Обязательным условием при этом является выбор позиции, которая не видна ни одному из Выживших. В режиме призрака игрок Заражённых невидим для Выживших, а для Заражённых отображается белым силуэтом. Также он перемещается со значительно увеличенной скоростью. В режиме Сражения убитый игрок Выживших сможет возродиться только на следующей карте.

После окончания каждого раунда выжившим начисляются очки в зависимости от среднего пройденного расстояния, числа дошедших до убежища, очков жизни у оставшихся в живых и сложности раунда кампании, также дополнтельные очки даются за сохраненные аптечки или пилюли. Соответственно, если Выживших убили по дороге к убежищу, то очки им будут начислены из формулы (пройденное расстояние × сложность раунда).

После прохождения карты команды меняются местами. Та команда, которая набрала больше всего очков по сумме предыдущих раундов, становится командой выживших, а проигравшие — зараженными. Когда будет сыграна до конца финальная карта, будет показана таблица рекордов и определена команда победитель.

До 21 апреля 2009 года для Сражения были доступны только две кампании («Нет милосердию» и «Кровавая жатва»), ныне открыты и две другие — «Похоронный звон» и «Смерть в воздухе». Новая кампания «Роковой полёт» также доступна в этом режиме. При этом карты Кампании и Сражения различны (хотя визуально почти и не отличаются — они специально облегчены для Заражённых).

Режим игры «Выживание»
Режим Выживания был введен в скачиваемом дополнении Survival Pack, вышедшем 21 апреля 2009 года (оно же добавило карты кампаний «Похоронный звон» и «Смерть в воздухе» в режим Сражения). Этот режим повторяет отдельные эпизоды из режима Кампании — «панические события» (англ. panic event), когда Выжившим, чтобы продвинуться дальше, приходится отбивать нападение Орды Зараженных — большой группы из нескольких десятков зомби, включающей в себя одного или несколько особенных Зараженных. Режим Выживания отличается тем, что наступление Зараженных на его картах (представляющих собой ограниченные участки карт режима Кампании) в принципе не прекращается — Режиссёр генерирует все новые и новые орды зараженных, по плотности и количеству противников намного превосходящие те, с которыми игрокам приходилось иметь дело в режиме Кампании; особенных Зараженных также намного больше, они могут появляться парами и тройками, в том числе и одного вида.

Начало атаки определяют сами игроки — на старте карта безопасна, и Зараженные не появляются на ней, пока Выжившие не инициируют «паническое событие», например, взорвав баррикаду или запустив генератор. До этого момента они могут подготовиться к обороне, вооружившись, заняв выигрышные для обороны позиции и разместив по карте взрывающиеся канистры и газовые баллоны. Выиграть режим Выживания в принципе невозможно, цель игроков — как можно дольше оставаться в живых. Если команде удаётся продержаться определённое время, она получает бронзовую, серебряную или золотую медаль. Четыре минуты — бронзовая медаль, семь минут — серебряная, десять минут — золотая.

Оружие в игре
В игре есть семь видов огнестрельного оружия: Remington 870 Police Magnum Riot, Uzi, Benelli M4 Super 90, M16A2, Ruger Mini-14, Colt M1911, GE M134 Minigun. И два вида метательного оружия: Трубковая бомба и Коктейль Молотова.У пистолетов, в отличее от другого огнестрельного оружия, имеется бесконечный боезапас.

Система достижений
В Left 4 Dead, как и в других играх Valve начиная с The Orange Box, встроена система достижений (англ. achievements), которая заключается в выполнении ряда второстепенных заданий и преодолении определённых сюжетных поворотов. Заработанные достижения не дают никаких преимуществ при прохождении, они лишь отмечаются в меню игры и сетевой статистике Valve. На момент выпуска игры в ней присутствовало 51 достижение, с выходом режима «Выживание» их число возросло до 58, с выходом кампании «Роковой полёт» — до 68. Существуют достижения как для Выживших, так и для Зараженных. Эти достижения интегрированы в систему Steam и могут открываться только при запущенном Steam-клиенте в сетевом режиме, при этом игра должна быть зарегистрирована на учётной записи, с которой выполнен вход в систему. Достижения хранятся на серверах статистики Steam и, помимо честного зарабатывания в игре, могут быть разблокированы (или заблокированы) с помощью специальных сторонних программ, отсылающих заданные пользователем данные на сервера статистики.