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Cortana envoie le Master Chief visiter la Bibliothèque (The Library), un autre complexe du Halo, ultra-sécurisé, dans lequel sont stockées des informations. Là, il fait la connaissance de 343 Guilty Spark, une intelligence artificielle contenue dans une petite boule luminescente qui flotte dans les airs. Très protocolaire dans son attitude, 343 Guilty Spark parle sans cesse, sur un ton guilleret, ou chantonne. Il se montre très accueillant avec le Master Chief, et le guide jusqu'aux entrailles de la Bibliothèque pour y prendre l'Index, une sorte de clé qui permettra d'activer un système massif de défense contre le Flood. La Bibliothèque est immense, labyrinthique, très sombre et surtout remplie d'infectés. Sa traversée, éprouvante, est conçue pour plonger le jeu dans le domaine du Survival Horror, le temps d'un niveau.

343 Guilty Spark a été placé là par les Forerunners. Il ne peut exécuter sa mission que sous le contrôle d'une autorité que curieusement il reconnaît en la personne du Master Chief. Celui-ci accepte de l'aider, sans avoir consulté Cortana qui est toujours au centre de contrôle. 343 Guilty Spark explique en détail le fonctionnement biologique du Flood, basé sur le parasitage d'autres formes de vie, et la manière dont il était jusqu'ici contenu sur le Halo. Les infectés se sont multipliés dès l'arrivée des Covenants sur le Halo, et se sont emparés de tous les vaisseaux qu'ils ont trouvés, y compris le Pillar of Automn. Si on ne les élimine pas rapidement, ils quitteront le Halo et plus rien ne pourra stopper le parasite.

Une fois l'index récupéré, le Master Chief et 343 Guilty Spark retournent au Centre de Contrôle pour y utiliser l'Index et activer les défenses anti-Flood du Halo. Ils y retrouvent Cortana qui, à présent totalement au courant de la situation, se heurte violemment à 343 Guilty Spark sur la conduite à tenir. Elle explique au Master Chief que ces défenses sont en fait conçues pour nettoyer la galaxie de toute forme de vie assez évoluée pour que le Floods l'utilise comme organisme-hôte, ce qui est l'unique moyen de garantir son éradication. Pour freiner sa progression sans en arriver à cet extrême, la seule option est de détruire le Halo au moyen d'une bombe à retardement avant que des infectés aient pu en décoller, en espérant que le Master Chief et les autres humains encore en vie aient pu vider les lieux à temps. Evidemment, 343 Guilty Spark ne l'entend pas de cette oreille, et veut appliquer la "solution finale" des Forerunners à la lettre. Il n'est pas vraiment méchant, juste un peu trop zélé, et peu soucieux du vivant. Toujours est-il qu'à présent c'est un ennemi, qui envoie aux trousses du Master Chief ses Sentinelles, des robots volants équipés de lasers conçus pour liquider des hordes d'infectés, donc plutôt redoutables.

La dernière partie du jeu consistera à trouver un moyen d'empêcher, en détruisant plusieurs générateurs sous-terrains, 343 Guilty Spark de mettre lui même en marche les défenses du Halo, sans se faire descendre par les Sentinelles, le tout au beau milieu d'une bataille opposant les Covenants à des infectés (humains ou Covenants), qui n'hésitent pas à changer de cible dès qu'ils aperçoivent le Master Chief. Chose faite, il faudra détruire le Halo, le meilleur moyen pour cela étant de faire exploser les réacteurs à fusion du Pillar of Automn, qui repose toujours sur la surface de l'anneau. Cette dernière mission ne pourra être réussie sans le Capitaine Keyes et ses implants cérébraux qui lui donnent un accès illimité au vaisseau. Or, le Capitaine est aux mains des infectés, et comme par hasard Cortana le localise dans le croiseur Covenant où il était détenu lors de sa précédente capture, le Truth and Reconciliation... Le Master Chief se rend sur les lieux, mais lorsqu'il trouve le Capitaine, celui-ci est en cours de contamination, pris au piège par une énorme masse parasitaire. Les implants de l'officier sont prélevés à la main par le Master Chief, qui du même coup achève les souffrances de son compagnon... En route pour le morceau de bravoure final : traversée du Pillar of Automn en évitant les infectés, les Covenants et les Sentinelles, déclenchement d'une réaction en chaîne dans les réacteurs, et course contre la montre pour quitter le vaisseau, puis le Halo, à bord d'un vaisseau Covenant avant l'explosion finale...

Des infectés parviennent-ils à en réchapper ? Les Covenants ont-ils subi des pertes suffisantes pour que les Hommes puissent reprendre le dessus ? Les Forerunners sont-ils tous morts, ou ont-ils simplement rejoint une galaxie inconnue de l'Homme ? Ont-ils construit d'autres Halos ? Le Flood est-il présent ailleurs dans l'univers ? Les énigmes ne manquent pas, les suites possibles non plus...