"Call of Duty: Black Ops" có thể chơi trực tuyến trên hệ thống Playstation 3, hệ thống Xbox 360 và trên PC. Chơi trực tuyến trên Playstation 3 và PC miễn phí; tuy nhiên, chơi trực tuyến trên Xbox 360 yêu cầu đăng ký trực tuyến.
"Call of Duty: Black Ops" có hai tùy chọn có thể chơi trực tuyến: Nhiều người chơi và Zombies. Trong tùy chọn Nhiều người chơi, người chơi có thể tham gia các trận đấu trực tuyến bao gồm hai đội chiến đấu với nhau trong nhiều loại trò chơi khác nhau. Trong tùy chọn Zombies, người chơi tham gia trò chơi trực tuyến với tối đa ba người khác chơi cùng nhau để đánh bại các cấp độ tích trữ zombie khác nhau.
