Akcja Dying Light toczy się w Harrran – mieście opanowanym przez tajemniczy wirus, który zamienił znaczną część populacji w krwiożercze, przypominające zombie bestie. Ministerstwo Obrony postanowiło więc nałożyć kwarantannę na całe miasto, a organizacja GRE (Global Relief Effort), otrzymała zadanie zbadania sytuacji oraz regularne zrzucanie zapasów dla osób, którym udało się przetrwać.
 
Główny bohater gry, Kyle Crane, zostaje zatrudniony przez GRE, a jego zadaniem jest pozyskanie jakiegoś tajemniczego, niezwykle cennego materiału, skradzionego z GRE przez Kadira Suleimana. Kadir wykorzystuje bowiem owe materiały do szantażowania agencji. Jeśli ta nie spełni jego żądań, Suleiman opublikuje wszystko, co posiada.
 
Zostajemy więc zrzuceni do Harran, gdzie błyskawicznie atakuje nas gang Bandytów oraz zombie. Jeden z umarlaków gryzie Crane’a i zostaje on zainfekowany. Na ratunek przybywają mu jednak: kobieta o imieniu Jade Aldemir oraz mężczyzna, Amir Ghoreyshi. Amirowi niestety nie udaje się uciec. Pada on ofiarą truposzy. Jade wyciąga natomiast z opresji naszego protagonistę i zabiera go do bezpiecznej strefy, zwanej Wieżą. To tutaj Crane się budzi, dowiaduje o swojej sytuacji i spotyka z młodym mężczyzną o imieniu Rahim Aldemir, bratem Jade. Rahim uczy nas podstawowych zasad przeżycia i wyjaśnia, że zadaniem Wieży jest dbanie o ludzi, którym udało się przetrwać. Niestety po przeciwnej stronie barykady znajduje się Rais, który kradnie i zbiera zapasy, a następnie sprzedaje je innym za niebywale wysokie pieniądze. W ten sam sposób posiada on dość znaczne ilości antyzyny, specjalnej szczepionki, której zadaniem jest opóźnianie symptomów wirusa. Powstrzymuje ona także proces przemiany w umarlaka.
 
Po tym, jak przywódca Wieży, Harris Brecken, prawie ginie w starciu z ludźmi Raisa, Crane podejmuje się zadania odnalezienia antyzyny i dostarczenia jej do bezpiecznej strefy. Dociera on do jednego ze zrzutów, pełnego fiolek ze szczepionką. Otrzymuje jednak od GRE instrukcję, aby cały zrzut zniszczyć i w ten sposób dotrzeć do Raisa, potwierdzając jego tożsamość. Crane niezbyt chętnie godzi się na polecenie, ale finalnie niszczy zapas, kłamiąc Breckenowi, że zanim dotarł do zrzutu, ktoś wcześniej go splądrował.
 
Brecken nakazuje Crane’owi dotarcie do Raisa i zawarcie z nim układu. Na miejscu, Crane potwierdza tożsamość Raisa – okazuje się, że to on jest Suleimanem. Nie otrzymuje jednak niestety antyzyny. Aby na nią zarobić, musi wykonać serię zadań dla Raisa, polegających m.in. na inkasowaniu pieniędzy za ochronę. Wreszcie Crane wraca do Raisa, a ten go oszukuje. Daje mu jedynie 5 fiolek z antyzyną. Rais blokuje też zrzuty antyzyny i nie zgadza się na to, aby w jakikolwiek sposób pomóc mieszkańcom Wieży. W wyniku zaistniałej sytuacji, ludzie w Wieży zaczynają się przemieniać, a pozostali rezydenci muszą zamknąć całe 18 piętro, aby nie dopuścić do rozszerzenia się wirusa na cały budynek.
 
Podczas wykonywania jednej z misji, Crane dowiaduje się, że Rahim oraz Omar planują wysadzić gniazdo zainfekowanych. Głównemu bohaterowi nie podoba się ten plan, niestety dwójka nie zważa na jego zdanie i rusza do działania na własną rękę. Crane podąża za nimi. Najpierw znajduje ciało Omara, a następnie rannego Rahima. Bierze od niego ładunki wybuchowe i dokończa plan, niszcząc gniazdo oraz wszystkich zainfekowanych. Wraca do Rahima i przekonuje się, że te został ugryziony i zaczyna się przemieniać. W rezultacie Crane zmuszony jest do tego, aby zabić Rahima. Po powrocie do Wieży informuje o Breckena o obrocie spraw. Jade, siostra Rahima, słyszą całą rozmowę i w nerwach ucieka.
 
W międzyczasie zaatakowana zostaje baza doktora Imrana Zere, który stara się znaleźć lekarstwo na chorobę. Jest już naprawdę blisko jakiegoś przełomowego odkrycia, kiedy ludzie Raisa go porywają, a Crane musi zorganizować jednoosobową misję ratunkową. Niestety nie wszystko idzie tak, jak powinno i Crane także zostaje schwytany. Rais zdradza mu, że GRE wcale nie zamierza wspierać powstania szczepionki. Agencja chce wykorzystać mikroba do tego, aby stworzyć broń. Crane ucieka z niewoli, a Rais, w wyniku szamotaniny, traci jedną ze swoich dłoni. Niestety dr. Zere także zostaje zabity. Przed śmiercią zdradza Crane’owi, że wszystko, co udało mu się opracować podarował Jade, a ta jest w drodze do dr. Allena Camdena.
 
Crane rusza w pościg za nią. W międzyczasie dowiaduje o tym, że Ministerstwo Obrony planuje zbombardować Harran, aby całkowicie zniszczyć wirusa i powstrzymać jego rozszerzanie się. Oficjele twierdzą, że w mieście nie ma ocalałych. Crane dociera jednak do wieży radiowej i nadaje krótki komunikat, o tym, że w Harran nadal są normalni ludzie. Samoloty, które są w drodze do miasta zawracają, dając bohaterowi czas na odnalezienie Jade.
 
Niestety kobieta zostaje złapana przez Raisa, który kradnie wyniki badań dr. Zere. Crane ratuje jednak Jade i odzyskuje część materiałów. Niestety okazuje się, że kobieta została ugryziona, a nigdzie w pobliżu nie ma antyzyny. Rais daje dwójce jedną fiolkę, którą muszą się oni podzielić, bo Crane także bliski jest przemiany. Jade oddaje dawkę Crane’owi, zmuszając go do tego, aby się zdeklarował, iż powstrzyma Raisa. Niedługo potem Jade przemienia się w Zombie, a Rais zmuszony jest do tego, aby ją zabić. Chwilę później prawa ręka Raisa, Tahir, próbuje zlikwidować Crane’a. Protagoniście udaje się go zlikwidować, a następnie dostarcza próbki tkanek doktorowi Camdenowi, który przyznaje, że jest bardzo bliski opracowania lekarstwa. Aby skończyć badania potrzebuje reszty danych doktora Zere.
 
Crane dowiaduje się, że Rais dogadał się z GRE. W zamian za dane doktora Zere, zostanie on zabrany z Harran. Crane nie może do tego pozwolić. Wyrusza więc do kwatery głównej szaleńca, mieszczącej się w drapaczu chmur. Wspina się na jego szczyt, a tam dochodzi do konfrontacji. Finalnie Crane zadaje Raisowi śmiertelną ranę i zrzuca go z budynku. Odzyskuje też dane i decyduje się na oddanie ich dr. Camdenowi, zamiast GRE. Crane zostaje w Harran, aby pomagać ocalałym.