Doom tem um tema de ficção-de-horror, e um enredo bem simples, que só aparece no manual, e a história dentro do jogo em si é mostrada em mensagens entre os episódios.

O jogador recebe o papel de um fuzileiro espacial, Um dos mais durões na terra, endurecido em combate e treinado para a ação, (one of Earth toughest, hardened in combat and trained for action) que foi deportado para Marte por atirar num oficial superior quando ordenado a matar civis desarmados. Ele é forçado a trabalhar para a Union Aerospace Corporation (UAC), um complexo militar-industrial que está realizando experiências secretas em teleportação entre as luas de Marte, Fobos e Deimos. De súbito, algo dá errado e criaturas do Inferno começam a vir das areas de teleporte. Uma resposta defensiva da segurança da base falha em deter a invasão, é rapidamente dominada por demônios, com toda a guarnição morta ou transformada em zumbis. Ao mesmo tempos, Deimos desaparece inteiramente. um time da UAC em Mars é enviado a Phobos para investigar o incidente, mas o contato pelo rádio cessa em breve e apenas permanece vivo; o jogador, cuja tarefa é escapar vivo.

Para terminar o jogo, o jogador precisa batalhar em três episódios contendo nove fases cada. Knee-Deep in the Dead, o primeiro episódio (e o único, na versão shareware), se passa numa base militar high-tech em Phobos. Ele termina com o jogador lutando contra os Barons of Hell, entrando no teleportador que leva a Deimos, onde ele é estraçalhado por monstros e aparentemente morre. No segundo episódio, Shores of Hell, o jogador faz uma jornada através das instalações em Deimos, cujas áreas monstram uma arquitetura bestial. Depois de encontrar o Cyberdemon (um demônio com uma bazuca no lugar de um braço), a verdade sobre a lua desaparecida é descoberta: ela flutua sobre o Inferno! O jogador desce até a superfície e o episódio final, Inferno, começa. Depois de destruir o chefão final, Spider Mastermind (uma espécie de cérebro com patas, altamente armado), uma porta secreta se abre para o herói, que provou ser macho demais para o Inferno conter (proved too tough for Hell to contain), ser levado de volta à Terra. O pacote de expansão Ultimate Doom adiciona um quarto episódio contando as aventuras da volta ao lar do fuzileiro.

Doom foi eleito o melhor jogo em 1994, por internautas.