El juego es completamente en 3D, mapeado por una cuadrícula invisible; los vehículos se inclinan para encontrarse con el terreno accidentado, y los proyectiles pueden ser bloqueados de forma realista por los obstáculos. La cámara se mueve libremente y puede acercarse y alejarse, girar y desplazarse hacia arriba o hacia abajo mientras se navega por el campo de batalla.
En el juego se siguen los elementos habituales de estrategia en tiempo real, como la construcción de bases y la recolección de recursos, pero Metal Fatigue se diferencia de los demás títulos por ofrecer a los jugadores la posibilidad de luchar contra gigantescos mamotretos de alta tecnología llamados Combots.
Los Combots se pueden personalizar con cuatro partes principales: un torso, un par de piernas y dos piezas separadas de brazo (excluyendo los pilotos del combot). El juego también permite a los jugadores recuperar los combots enemigos destruidos y sus diversas partes. Las partes rescatadas pueden ser injertadas en los propios combots del jugador (ya sea por un combot en el campo, o traído de vuelta y construido en uno nuevo,) y, lo que es más importante, pueden ser investigados y de ingeniería inversa, añadiendo el componente en la base tecnológica del jugador.
En el juego, las unidades no pueden aumentar de rango a través de la experiencia. Sin embargo, tras completar una misión para un jugador, éste recibe puntos que puede utilizar para mejorar los pilotos de los combots, los vehículos o las estructuras.
El juego también hace hincapié en la guerra multinivel. El campo de batalla se divide en tres niveles de combate: un nivel orbital, un nivel de superficie y un nivel subterráneo. Los robots con capacidad de vuelo pueden desplazarse a voluntad entre el nivel orbital y el nivel de superficie. Sólo los vehículos son capaces de atravesar el nivel subterráneo, al que hay que entrar desde la superficie, aunque se puede construir una instalación de producción de vehículos después de que una unidad de perforación haya construido un ascensor y se hayan enviado unidades constructoras hacia abajo.