Pada Suatu Hari Dr. Gordon Freeman, seorang fisikis teoretikal, dia melibatkan diri dalam eksperimen Analysis of Unknown Crytal Artifacts (analisa kristal yang tidak diketahui).

Dan pada saat itu dia terlambat untuk datang bekerja, pada saat itu Pihak Black Mesa ingin menyelenggarakan Eksperimen tersebut, dia masuk Ke Black Mesa Melalui Tram yang di sediakan oleh tempat tersebut, lalu sampai pada tujuannya, dia di dampingi oleh Satpam/Penjaga yang ada di Black Mesa itu untuk masuk kedalam tempat tersebut, setelah itu Freeman menggunakan Pakaian yang bernama Hazardous Environment Suit (H.E.V Suit)

Setelah menggunakan pakaian tersebut, Freeman Langsung menuju ke ruang percobaan yang bertempat di material Sector C Anomaly (anomali sektor C) di fasilitas tersebut, lalu dia masuk ke ruang material Sector C Anomaly (anomali sektor C) tersebut.

Ketika Freeman sudah masuk ke ruangan itu sendirian, dan orang (ilmuwan) yang berada diluar menyalakan mesin yang mengeluarkan cahaya spektrometer (Anti-Massa), lalu setelah semuanya Siap, Freeman disuruh untuk mendorong kristal yang berada di troli ke Cahaya Spektrometer itu (untuk analisa). Apabila cahaya spektrometer menghantam kristal itu maka terjadi sebuah ledakan, dan tiba-tiba ada suatu ledakan yang tak dapat di atasi, ia menyalip dimensional di antara Black Mesa dan selagi alam semesta (membuka portal dimensi bumi dengan Xen), menyebabkan kehidupan ekstradimensional (Dimensi Alien bernama Xen) menyerang Black Mesa dan menewaskan banyak pegawai dan staf di fasilitas penelitian itu.

Akan tetapi ada yang masih selamat dari kejadian itu, dan Freeman saat ledakan terjadi, ia pingsan dan terbawa ke dimensi lain (dimensi Xen) di dalam mimpinya saat ia masih belum sadarkan diri, setelah Bangun dari Pingsan, Freeman keluar dari ruang uji coba tersebut, dan mencari ilmuwan lain, orang-orang yang selamat dari kejadian itu memberitahunya bahwa beberapa komunikasi dengan dunia luar terputus dan terdesak. Freeman harus berjuang dengan caranya sendiri sepanjang Black Mesa, melindungi dirinya sendiri dari serangan makhluk-makhluk Xen (alien) yang menyerang.

Setelah berkeliling untuk menemukan solusi, tiba-tiba Unit Marinir datang untuk menyerang dan membunuh orang-orang yang ada di Black Mesa untuk menutupi kejadian ini (clear), setelah Freeman sampai diluarnya Black Mesa, Freeman Mempelajari bahwa para Ilmuwan yang ada di Lambda Reactor Complex menemukan cara untuk menutupi Portal atau Rift (celah) Dimensional tersebut. Lalu pun Freeman Pergi ke menuju ujung fasilitas lainnya untuk membantu mereka, sepanjang jalan, dia mengaktifkan mesin Roket tes fasilitas untuk menghancurkan makhluk Tentakel raksasa (Tencakle) dan menggunakan jalan rel yang tidak digunakan sistemnya untuk meraih dan meluncurkan Roket Satelit. Singkat cerita, sesudah dia ditangkap oleh para Unit Marinir dan ditinggal mati di dalam gudang Pemadat, dia berhasil selamat dan pergi menuju bagian fasilitas tertua. Dimana dia menemukan spesimen-spesimen Xen yang dikumpulkan sebelum resonansi kaskade. Kewalahan oleh para Alien, para unit Marinir menarik diri dari Black Mesa dan memulai serangan Udara. Setelah itu berlalu, Freeman datang lagi ke Lambda Complex, dimana para ilmuwan menciptakan Teknologi Teleportasi menuju Planet Xen.

Seorang staf memberitahu Freeman bahwa satelit tersebut gagal untuk membalikkan efek resonansi kaskade. Karena ada makhluk yang kuat dari dimensi lain yang membuat rift (celah) tersebut tetap terbuka. Lalu para ilmuwan mengaktifkan teleportasi untuk mengirimkan Freeman ke Xen untuk menghentikan Makhluk tersebut. Di Xen, Gordon bertemu dengan para sisa-sisa peneliti yang mati sebelum dia, sepanjang jalan dan mengalahkan Gonarch (Laba-Laba Alien Raksasa), saat di pabrik pembuatan pasukan Alien, Freeman mengalahkan makhluk-makhluk melayang (Alien Controller) dan memasuki portal raksasa. Di gua yang luas setelah memasuki Portal tadi, Freeman berhadapan dengan Nihilant, yang menahan celah yang menyatu lalu Freeman menghancurkan makhluk tersebut. Setelah Berhasil mengalahkan Nihilant, Freeman mengalami pingsan, Lalu dibangunkan oleh G-Man yang misterius, lalu setelah G-Man berbicara banyak kepada Freeman, G-Man pun membawa Freeman ke kereta tram yang pertama kali pada awal ia ini pergi ke Black Mesa dengan suasana yang berbeda dari alam nyata. lalu G-Man menawarkan pekerjaan kepada Freeman, jika Freeman terima, G-Man memberi selamat pada dia dan menempatkan dia ke stasis (fase tidur yang sangat lama), jika Freeman menolak, maka dia dipindahkan ke area yang penuh dengan Alien dan mati. Freeman pun menyetujui tawaran tersebut dan memasuki portal yang disediakan oleh G-Man dan memasuki Fase Stasis tadi. Dan di Ending Game ini, Freeman menunggu tugas dari si misterius G-Man.