Игра начинается с того, что в мире шариков появляется странная система труб, по которым они попадают в World Of Goo Corporation (Корпорация мира Гуу) с неизвестными целями. Шарики начинают исследовать остров и обнаруживают другие острова с другими шариками. На другом острове они включают электростанцию и попадают на фабрику на юге планеты. Там они запускают Продукт Z и попадают в виртуальную реальность.
Чтобы отключить её, они идут по Информационной Магистрали («Information Superhighway») к компьютеру MOM и узнают, что неподалёку есть Корзина, в которой хранятся все удаленные письма, а в том числе и спам с червями и вирусами. Они освобождают Корзину, и гора посланий заполняет World Of Goo Corporation, и она взрывается. После, шарики попадают на последний остров, где они освобождают телескоп и видят, как шарики Гуу заполнили весь мир. Игра построена вокруг идеи создания различных ферменных конструкций с помощью шариков Гуу. Игра состоит из 4 глав и эпилога, каждая из которых содержит несколько уровней. Каждый уровень имеет собственные графические и музыкальные темы, которые придают ему неповторимую атмосферу.