游戏开始时，Chell在一个小玻璃房里醒来，里面只有一张床、一个马桶和一个收音机。GLaDOS告诉她测试即将开始，于是在其中一面墙上打开了一个橙色的传送门。玩家通过后，她就进入测试室，开始测试。一共有20个测试室，称为测试室。
测试一开始很简单。Chell要捡起被称为"重量存储立方体"（简称立方体）的盒子，并把它们放在按钮上，这样就能打开密室的出口之门。这时，GLaDOS以向导的身份对Chell说话，表扬她，并承诺测试结束后给她蛋糕。在游戏快开始的时候，Chell得到了光圈科学手持传送装置，也就是传送门枪。一开始，她的传送门枪只能制造蓝色的传送门，橙色的传送门是由GLaDOS制造的。后来，Chell得到了完整的传送门枪，可以同时制造蓝色和橙色传送门。
越到游戏的后期，测试就越危险。在一些房间里，地板上有毒药。在其他的房间里，有被称为高能颗粒的电球，如果Chell接触到它们就会死亡。在这些测试中，GLaDOS变得越来越讽刺，给Chell一些无用的建议，比如"这里的地板会杀死你。尽量避开它。"在一个点上，GLaDOS告诉Chell一个房间被打破了，她必须通过一个充满哨兵枪的房间，称为Turrets，而不是。如果一个炮塔看到Chell，它会向她射击，直到她死。在这个房间里是一个隐藏的房间。在隐蔽的房间里，有一个不知名的人留下的图纸和墙壁上的文字。文字上写着"蛋糕是骗人的"、"她一直在看着"等内容，并附有一张照相机的图片。在以后的密室中，还有更多这样的房间。
在另一个密室中，Chell要用"负重伴侣方块"来解决测试，这个方块看起来像一个负重的储物方块，上面有心形。在测试过程中，GLaDOS多次告诉Chell同伴方块是没有生命的，但在测试结束时，她告诉Chell必须"杀死"同伴方块才能进入下一个测试。
在最后一个测试中，Chell必须站在一个移动的平台上。在平台轨道的尽头，它会把她带入一个火坑。GLaDOS感谢Chell的测试。在最后一刻，Chell使用她的传送门枪逃离陷阱。当试图逃离建筑物，切尔被带入一个房间，在那里她发现GLaDOS。Chell打破了一个白色的球，掉出GLaDOS。GLaDOS告诉她，她是愚蠢的，打破它，因为他们不知道它是什么，但GLaDOS很快就发现，这是她的道德核心。她告诉Chell的人谁的工作光圈科学安装它，让她停止杀害他们与"致命的神经毒素"。因为Chell破坏了它，GLaDOS可以再次使用神经毒素。Chell有6分钟的时间限制，在神经毒素杀死Chell之前杀死GLaDOS。从她身上掰下碎片并烧掉后，GLaDOS被摧毁，Chell逃出大楼。
切尔逃脱后，她晕倒了，一个机器人把她拖回大楼。在片尾，GLaDOS唱了一首歌，名为"还活着"由Jonathan Coulton写的，说即使Chell杀了她，她还活着。
