A história do jogo segue a trajetória de Niko Bellic, um veterano da Guerra Civil Iugoslava e ex-traficante de pessoas, quando chega em Liberty City para juntar-se ao seu primo Roman, na esperança de uma vida melhor. Niko também busca o traidor que armou uma emboscada para sua unidade militar levando 12 dos seus 14 companheiros à morte, além de considerar a cidade um local seguro de Ray Bulgarin, o homem que o contratou para traficar pessoas para a Itália e que agora o considera culpado pelo ataque que levou uma embarcação cheia de "mercadorias" a afundar e perder a "carga". Assim que chega, Niko descobre que as histórias de "mansões, mulheres e carros" de Roman eram mentira, e que ele na verdade mora em um pequeno apartamento mal-conservado pago com o dinheiro resultante de sua frota de táxis decadente. Fora isso, Roman tem problemas com o dinheiro que deve a organizadores de jogos de azar e agiotas. Niko o ajuda com esses problemas enquanto tenta começar uma nova vida na cidade.O primeiro conflito significativo de Niko é com o agiota Vladimir Glebov, para quem Niko trabalha como forma de pagamento das dívidas de Roman. Vlad acaba morto por Niko mais tarde por ter feito sexo com Mallorie, a namorada de Roman. Niko conhece "Little" Jacob Hughes, um traficante jamaicano de drogas e armas; Bruce "Brucie" Kibbutz, um viciado em anabolizantes que vende e "tuna" carros; e Michelle, uma amiga de Mallorie que acaba se tornando sua namorada.
Após matar Vlad, Niko e Roman são sequestrados por membros da máfia russa de Liberty City, liderada por Mikhail Faustin e seu braço-direito, Dimitri Rascalov. Faustin contudo não está bravo com Niko e o contrata para garantir que Roman seja liberado e tratado (já que levou um tiro no estômago de um dos capangas de Faustin). Niko faz vários serviços para Faustin, e a relação entre Faustin e Dimitri logo se mostra explosiva, pois enquanto Faustin é muito genioso e prefere puxar o gatilho para resolver seus problemas, Dimitri escolhe o diálogo e a racionalidade. Uma vez que Faustin tenta provocar o líder de uma outra gangue da máfia russa, Dimitri decide que chegou a hora de eliminar seu amigo e pede que Niko o faça. Niko porém descobre que Dimitri é um traidor que estava com Ray Bulgarin (seu ex-chefe no trabalho de tráfico de pessoas) e se vê em uma emboscada em um galpão quando ia buscar o dinheiro resultante de seus serviços para Dimitri. Com a ajuda de Little Jacob, ele elimina seus inimigos, mas Dimitri e Bulgarin escapam.
Logo depois, Niko e Roman vêem-se forçados a fugir de Hove Beach (o bairro onde moravam) uma vez que seu apartamento e a garagem dos táxis são incendiados por Dimitri. Roman revela que planejava pedir Mallorie em casamento, mas o anel foi perdido no incêndio. Agora morando em um apartamento simples em Bohan, Niko passa a trabalhar para o ex-drogado Manny Escuela, que quer fazer fama limpando as ruas de Bohan das drogas e dos traficantes; a traficante porto-riquenha Elizabeta Torres; o criminoso irlandês Patrick "Packie" McReary; e o traficante Playboy X. Niko também passa a trabalhar para o mafioso italiano Ray Boccino e o Vice-Comissário de Polícia Frankie McReary, irmão de Packie.
Após realizar diversos trabalhos para todos, as coisas começam a ir de mal a pior em Bohan conforme os agentes federais e a polícia começam a fechar o cerco em torno de Elizabeta. Ela chega a pedir que Niko vá buscar uma mala de cocaína em um hospital em ruínas, mas Niko enfrente diversos criminosos e a N.O.O.S.E. (versão do jogo da SWAT), e quando consegue levar a cocaína para um local seguro, é surpreendido por Michelle, que na verdade era uma agente federal que o vigiava. Elizabeta vê sua situação piorar e mata Manny e seu camera-man Jay quando estes irrompem em seu apartamento filmando-a e ameaçando-a. Niko leva os corpos para um médico que pretende vender seus órgãos no mercado negro. Elizabeta é eventualmente presa mais tarde. Enquanto isso, Roman é sequestrado pelos homens de Dimitri, pois deve dinheiro a eles. Niko invade o cativeiro (um galpão) furioso e se livra dos seus inimigos, libertando seu primo. Roman decide mudar-se de Bohan e compra mais tarde uma cobertura em Algonquin (o equivalente a Manhattan no jogo).
Enquanto isso, Niko trabalha para Playboy X e seu mentor Dwayne Forge, recém-saído da cadeia.
Enquanto Dwayne mantém-se pessimista e acha que sua vida está em ruínas, Playboy mantém uma postura arrogante e ambiciosa. O atrito entre os dois ex-amigos chega a tal ponto que um pede a Niko para matar o outro. A escolha fica por conta do jogador: se ele escolher Dwayne, Niko vai até o seu apartamento e o executa sem enfrentar resistência, com um olhar de desprezo pelo que está fazendo e após frases do tipo "achei que você fosse meu amigo, Niko". Como recompensa, ganha uma alta quantia em dinheiro, mas Playboy X nunca mais fala com ele, dizendo que Niko é muito frio e matou o seu mentor. Se ele escolher Playboy X, Niko enfrentará vários capangas em sua cobertura, perseguirá Playboy pelas ruas sob frases do tipo "essa cidade inteira virá atrás de você, você não é nada sem mim!". Niko eventualmente executa Playboy num beco. Como recompensa, Dwayne deixa a cobertura de seu finado companheiro para Niko e torna-se seu novo amigo.
Michelle (cujo nome verdadeiro é Karen), a ex-namorada de Niko e agente federal, chama Niko para seu local de trabalho no coração de Liberty City. Niko descobre que ela trabalha para uma agência do governo que atende pelo nome de U.L. Paper. O chefe de Michelle não revela o seu nome, e após os serviços de Niko (Niko os cumpre para garantir que sua ficha não seja entregue aos agentes do FIB, o equivalente a FBI no jogo) o agente promete ajudá-lo a encontrar o seu traidor.
Niko ajuda Ray Boccino em um conflito envolvendo diamantes e um mafioso e traficante de diamantes judeu Isaac Roth. O conflito se extende de maneira que Ray pede que Niko mate Isaac, mas Niko decide depois não trabalhar mais com ele. Em troca dos serviços de Niko, Ray fornece a localidade de um sujeito que sabe onde mora Florian Cravic, um dos dois elementos que sobreviveram à emboscada armada pelo traidor na guerra. Acreditando se tratar do próprio traidor, Niko chama Roman e invade o apartamento de Florian, buscando vingança. Lá, os primos descobrem que Florian mudou seu nome para Bernie Crane e assumiu sua homossexualidade. Niko percebe que não foi ele o traidor, restando então apenas uma possibilidade: Darko Brevic. Niko poupa Florian, e acaba inclusive ajudando o seu ex-companheiro de guerra em alguns pequenos conflitos. Como forma de agradecimento, Florian deixa o carro esporte de seu namorado para Niko.
Ainda em Algonquin, Niko começa a se aproximar da família dos McReary. Além de Packie e Francis, Niko conhece Kate McReary, uma mulher decente e fechada que passa a sair com Niko; Derrick, um viciado em drogas e bebidas; e Gerald, recém-chegado da Irlanda. Niko, Derrick, Packie e "Saint" Michael Kane (um amigo de Packie) roubam o banco da cidade e enfrentam a polícia para escapar com o dinheiro. Michael acaba morto por um dos reféns, e Derrick gasta sua parte do dinheiro com mais drogas e bebidas. A pedido de Packie, Niko vai ajudá-lo com pequenos serviços envolvendo conhecidos de Derrick que estariam falando por suas costas. A certo ponto do jogo, Francis percebe que o comportamento do irmão é um obstáculo em sua jornada rumo à promoção para Comissário, e pede que Niko o mate. Derrick liga logo depois e pede que Niko mate Francis, temendo que o irmão esteja tramando algo contra sua vida. O jogador novamente tem de escolher quem matará: se matar Francis, nada de mais acontece. Se matar Derrick, Niko liga para Francis com raiva por ter feito isso e exige que Francis o ajude toda vez que estiver sendo seguido pela polícia. O jogador passa então a ter a possibilidade de ligar para Francis toda vez que tiver até três estrelas no nível de procurado, e Francis livrará o jogador dos policiais. Qualquer que seja a escolha, porém, Niko comparecerá no enterro do escolhido e enfrentará a máfia que atacará a cerimônia.
Niko também trabalha para Gerry, antes e depois deste ser preso e levado para a prisão de segurança máxima de Liberty City. De lá, Gerry passa instruções para Niko com o apoio externo de Packie. Um dos trabalhos envolve o seqüestro de Grace Ancelloti, cujo resgate deverá ser pago com os diamantes que um dia pertenceram a Ray. Durante a troca, contudo, Niko e Packie são atacados por Bulgarin e seus homens. Bulgarin deixa o local, e a dupla mata os inimigos, mas o último homem restante joga os diamantes num caminhão, e as pedras nunca mais são vistas.
Em Alderney, Niko começa a trabalhar para o mafioso Phil Bell e depois para Jimmy Pegorino, além de um contratante misterioso que conversa com Niko em um telefone público e o envia para diversas missões que sempre envolvem o assassinato de pessoas anônimas para o jogador. Eventualmente no enredo, Pegorino pede que Niko mate Ray, acreditando que este o está traindo.
Antes do fim da história, Niko trabalha para Jon Gravelli, um velho criminoso que vive numa cama de hospital e é amigo do agente da U.L. Paper para quem Niko trabalhou anteriormente. Após realizar esses serviços, Niko é informado que Darko foi encontrado em Bucareste e está sendo trazido para Liberty City. Niko pega Roman em seu apartamento e os dois vão de encontro ao traidor na área de carga do aeroporto da cidade. Niko confronta Darko, que encontra-se em um estado deplorável e revela ter traído o grupo por US$1.000,00. Enquanto Roman pede que Niko simplesmente o deixe ir embora, dizendo que ele "não parece gostar muito da vida", o próprio traidor diz que ser morto seria um favor. O jogador então é deixado com duas escolhas: matar o traidor ou poupar sua vida, sem conseqüencias para o enredo. Após o encontro com Darko, às vésperas do casamento de Roman com Mallorie, Niko se encontra com Pegorino, que pede que ele vá fazer realizar um negócio altamente lucrativo com Dimitri Rascalov envolvendo heroína. Niko resolve pensar sobre o assunto e descobre que Dimitri está no Playpitus (o navio no qual chegou à cidade) com seus capangas, e Niko vê aí uma oportunidade de vingança, porém sem lucro nenhum. Roman insiste que Niko deve ir negociar com Dimitri, para que o dinheiro resultante ajude-o na sua vida de recém-casado. Kate, por outro lado, pede que Niko não negocie, pois isso não seria algo digno de se fazer.
