Spoil : Quelques semaines après les péripéties du premier Mass Effect, le SSV Normandy est en patrouille à la recherche des Geths. Mais cette patrouille se termine en tragédie après une attaque d’un vaisseau inconnu. Lors de cette attaque, le SSV Normandy est entièrement détruit et le commandant Shepard perd la vie par asphyxie, son corps est attiré dans l’orbite d’une planète voisine. Deux ans après cet évènement, le corps de Shepard est ramené à la vie par une organisation suprémaciste humaine appelée Cerberus grâce à leur « Lazarus Project », dont le seul but est la résurrection de Shepard. Une fois rétabli, Shepard se réveille à bord d’une station assiégée, et s’échappe avec l’aide des agents de Cerberus Taylor Jacob et Miranda Lawson. Ensuite, Shepard parle avec l’homme Trouble, chef de Cerberus.
L’homme Trouble informe Shepard que des populations entières de colonies humaines disparaissent partout dans la galaxie : il estime que les Moissonneurs en sont responsables, et qu’ils exploitent une espèce extra-terrestre appelée les Récolteurs. Après avoir visité une colonie récemment attaquée, Shepard est convaincu de la théorie de l’Homme Trouble et accepte de l’aider à arrêter les récolteurs en passant par la frontière du relais Omega-4, à partir de laquelle aucun navire n’est jamais revenu. Shepard est dorénavant le commandant d’un nouveau Normandy (SR2), piloté par Joker et équipé d’une IA à bord nommée IDA.
Shepard doit alors constituer une équipe de choc pour accomplir cette mission très risquée, il parcourt les quatre coins de la galaxie et recrute le scientifique Mordin Solus, le Turien Garrus Vakarian, la biotique prisonnière Jack et le Krogan Grunt, la Quarienne Tali’Zorah, l’Asari Samara ou sa fille Morinth, en fonction des choix du joueur, et le Drell Thane, un redoutable assassin. Shepard apprend que les Récolteurs étaient, à l’origine, des Prothéens qui ont été transformés en esclaves par les Moissonneurs. Avec l’aide d’IDA, Shepard découvre la façon de contourner le relais Oméga-4 avant d’être pris en embuscade par les Récolteurs. Bien que Shepard et de le Normandy parviennent à échapper au navire Récolteur, les relations entre Shepard et l’homme Trouble deviennent tendues.
Après avoir éventuellement gagné la loyauté des membres de son équipe, Shepard se rend dans la carcasse d’ un Moissonneur abandonné et acquiert un transpondeur IFF nécessaire pour voyager en toute sécurité à travers le relais Oméga-4. Il y trouve également un Geth désactivé. Ce dernier, une fois réactivé, adopte le nom de Légion et rejoint volontairement l’équipe. Quelques temps plus tard, le Normandy est attaqué et arraisonné par les récolteurs, mais seulement Joker (qui devient brièvement un personnage jouable lors de l’invasion) évite la capture.
Une fois l’équipe de Shepard revenue à bord du Normandy, le vaisseau emprunte le relais Oméga-4 pour se rendre sur la base des Récolteurs. Ils parviennent à traverser le relais et à sauver les membres survivants du Normandy. Les membres de l’équipe constituée par Shepard survivent ou périssent pendant cette fameuse mission suicide en fonction de leur loyauté, de la mise à niveau du Normandy et des sélections de membres spécifiques pour effectuer certaines tâches. Dans la chambre centrale, Shepard découvre que les Récolteurs construisaient un Moissonneur fait à partir des humains enlevés, bien qu’IDA ne soit pas sûre de son véritable but. Shepard détruit le Proto-Moissonneur humain et choisit de détruire la base Récolteur ou de la laisser en un seul morceau pour extirper ses secrets. Shepard s’échappe de la base avec le reste des survivants avant la détonation de la bombe.
Sur le Normandy, Shepard parle avec l’homme Trouble, qui félicite ou condamne la décision de Shepard, toujours selon la décision prise par le joueur. Joker donne les schémas techniques d’un Moissonneur qui se fait appeller « L’Augure ». L’humanité a désormais toute l’attention des Moissonneurs, qui se réveillent dans tout l’espace, et reviennent sur la galaxie… ainsi commencent les événements de Mass Effect 3.