Fabuła Call of Juarez: The Cartel koncentruje się wokół zmagań z tytułowym kartelem narkotykowym. Po tym jak przestępcy dokonują krwawego zamachu bombowego na jeden z należących do amerykańskich organów ścigania budynków, władze dochodzą do przekonania, że mafii udało się zinfiltrować federalne agencje. Do walki z bossami narkotykowego półświatka powołana zostaje specjalna jednostka. W jej skład wchodzą: Kim Evans (agentka FBI, była członkini ulicznego gangu), Eddie Guerra (uzależniony od hazardu funkcjonariusz DEA) oraz Ben McCall (twardy glina z Los Angeles, potomek Raya McCalla - bohatera gry Call of Juarez).
Zadaniem tria stróżów prawa jest schwytanie przywódcy niebezpiecznego kartelu. Podążając jego tropem bohaterowie gry przemierzają Kalifornię, Arizonę i Nowy Meksyk, by dotrzeć do tytułowego Juarez w Meksyku. Każdy z nich ma przy tym własne motywy działania i problemy, z którymi musi się zmierzyć. Dzięki temu wcielając się w różnych bohaterów gracze mają okazję zobaczyć historię w nieco innym świetle. Różne są też zakończenia gry.