Acțiunea jocului se desfașoară în două locații: complexul Black Mesa (un complex de cercetare fictiv similar cu laboratorul Los Alamos și Zona 51) și lumea extraterestră Xen, în care se ajunge în partea a doua a jocului. Protagonistul jocului, doctorul Gordon Freeman, este supraviețuitorul unui experiment care scapă de sub control la apariția unei neașteptate "rezonanțe în cascadă" (un fenomen cu totul fictiv) care deschide porți dimensionale către o altă lume devastând complexul.