El Doom Slayer, que previamente había sido traicionado y teletransportado por el Dr. El Slayer se teletransporta a un Los Ángeles destruido y mata a Deag Nilox, pero la Khan Maykr teletransporta a los dos sacerdotes restantes a lugares desconocidos, lo que obliga al protagonista a seguir buscando. Después de recuperar un localizador celestial del mundo Centinela de Exultia, el Slayer viaja al Infierno para recuperar una fuente de energía de un Centinelas de la Noche caído conocido como el Traidor. Éste advierte al Slayer que ha llegado el momento de la humanidad antes de darle la fuente de poder y una daga especial. VEGA dirige al Slayer a una ciudadela en el Ártico donde Deag Ranak se ha refugiado, y el Slayer lo mata después de derrotar a su guardián Cazador infernal.
Obligado a cambiar de táctica, el Slayer destruye el Supernido Sangriento en Europa central, donde comenzó la invasión. El Slayer se dirige a un complejo ARC donde recupera el caparazón robótico de Hayden, así como el Crisol antes de enfrentarse a un Acechador, un Centinela demoníaco enviado para detenerlo. El Slayer luego viaja a una instalación en Phobos donde usa la super arma BFG-10000 para producir un agujero en la corteza del planet, que usa para llegar a Hebeth. Después de llegar a Sentinel Prime, los flashbacks revelan que Slayer es Doomguy.
En el presente, el Slayer encuentra a Deag Grav en la arena y derrota a un demonio masivo conocido como El Gladiador. Ella revela sus intenciones de resucitar al súper depredador devorador de demonios, el Icono del Pecado, para consumir a la humanidad antes de que el Slayer sea atacado por los demonios. Otros flashbacks revelan que durante la desafortunada batalla de Argent D'Nur, un Maykr pícaro conocido como Samur Maykr había imbuido al Doomguy con habilidades sobrehumanas, transformándolo en el Doom Slayer. Samuel Hayden dirige al Slayer a través de la enorme ciudadela del Infierno, Nekravol, hasta que encuentra un portal que conduce a Urdak.
La Khan Maykr se enfrenta al Slayer, diciendo que Urdak debe destruir la Tierra para sobrevivir. Luchan y el Slayer mata a Khan Maykr antes de tomar un portal de regreso a la Tierra para confrontar al Icono del Pecado, aunque VEGA se queda atrás para garantizar que el portal permanezca abierto. Después de una intensa batalla a través del paisaje urbano, el Slayer mata al Icono del Pecado apuñalándolo en la cabeza con el Crisol, poniendo fin a la invasión de la Tierra por el Infierno. Mientras el Slayer se aleja, el Rey Novik, líder de los Centinelas de la Noche, afirma que la lucha del Slayer es «eterna».

Al igual que en id Tech 5, el texturizado se logra mediante el uso de texturas virtuales, atlas de 16000x8000 en mosaicos de 128x128 que se almacenan en caché según la visibilidad. Las texturas se mueven dentro y fuera del atlas cuando es necesario, aunque esto todavía se logra en una naturaleza principalmente reactiva, en lugar de predictiva, lo que resulta en una visibilidad ocasional de la ventana emergente de textura. Los programadores de id Software citan esto como espacio para futuras mejoras de ingeniería.

El motor almacena en caché las sombras dinámicas, utilizando los resultados calculados en cuadros anteriores y reteniéndolos en un atlas de megatexturas. Los elementos estáticos también se pueden retener de forma independiente, mientras que las sombras proyectadas por la geometría dinámica en movimiento se vuelven a calcular sobre ellos.

En este momento, el motor también calcula un mapa de velocidad utilizando la diferencia en las posiciones de vértice de los objetos dinámicos del cuadro anterior, el resultado es una textura de color que representa el movimiento de los objetos en la escena con respecto al jugador en direcciones horizontal y vertical.

En preparación para enviar la geometría de la escena, primero se eliminan las mallas que no son visibles. Dado que los resultados de la consulta no están disponibles de inmediato, se toman algunas decisiones conservadoras para permitir confiar en los datos calculados en marcos anteriores.

En el pase diferido, se calculan varios efectos de espacio de pantalla. El primero de ellos es la oclusión ambiental del espacio de pantalla , una técnica que oscurece los colores alrededor de las costuras y evita los artefactos de la geometría ocluida. Se utiliza una forma de trazado de rayos para generar el mapa SSR a partir de estas entradas. También se genera un mapa de reflexión estático utilizando los mapas de cubos precalculados insertados en las búsquedas de frustum agrupadas anteriormente. Esta es una forma de iluminación basada en imágenes. Después de que estos efectos se hayan calculado individualmente, se usa un sombreador de cálculo de composición para combinar los datos del mapa de iluminación de paso directo, SSAO, SSR y reflexión estática.

En preparación para enviar la geometría de la escena, primero se eliminan las mallas que no son visibles. Dado que los resultados de la consulta no están disponibles de inmediato, se toman algunas decisiones conservadoras para permitir confiar en los datos calculados en marcos anteriores.