"Call of Duty: Black Ops" można grać online w systemie Playstation 3, Xbox 360 i na komputerze. Granie online na Playstation 3 i PC jest bezpłatne; jednak gra online na konsoli Xbox 360 wymaga subskrypcji online.
"Call of Duty: Black Ops" ma dwie opcje gry online: Multiplayer i Zombies. W opcji multiplayer gracze mogą dołączać do spotkań online składających się z dwóch drużyn, które walczą ze sobą w różnych typach gier. W opcjach Zombies gracz dołącza do gry online z maksymalnie trzema innymi graczami, którzy grają razem, aby pokonać różne poziomy zombie.
