O jogo se passa após o término dos eventos ocorridos em Doom 2, com o único Marine sobrevivente retornando para a terra. Os demônios, no entanto, continuam soltos nos corredores e complexos abandonados dos satélites de Fobos e Deimos. Em uma tentativa desesperada de acabar com todos os monstros que habitam o local, o exército decidiu bombardear os satélites com radiação extrema na esperança de eliminar todas as monstruosidades. Inicialmente, foi um sucesso, mas alguma coisa sobreviveu a explosão. A radiação impediu os sensores militares de detectarem tal forma de vida, e permitiu que esta passasse sem que fosse notada. A misteriosa entidade, tendo capacidade de ressuscitar qualquer demônio que visse, recriou uma horda inteira de criaturas e fez com que essa ficasse mais forte do que nunca. Um grupo de Marines foi ordenado a conter os exércitos de demônios, mas foi brutalmente abatido. O jogador é o único membro restante deste grupo.