Il gioco è completamente in 3D, mappato da una griglia invisibile; i veicoli si inclinano per incontrare il terreno collinoso, e i proiettili possono essere realisticamente bloccati da ostacoli. La telecamera è in movimento libero e può zoomare dentro e fuori, ruotare e fare una panoramica su e giù mentre si naviga sul campo di battaglia.
Nel gioco, vengono seguiti i soliti elementi di strategia in tempo reale come la costruzione di basi e la raccolta di risorse, ma Metal Fatigue si differenzia dagli altri titoli offrendo ai giocatori di fare battaglia con giganteschi mech high-tech in stile juggernaut chiamati Combots.
I Combots possono essere personalizzati da quattro parti principali di combot: un torso, un singolo paio di gambe, e due pezzi separati di braccio (esclusi i piloti di combot). Il gioco permette anche ai giocatori di recuperare i Combot nemici distrutti e le loro varie parti. Le parti recuperate possono essere innestate nei combot del giocatore (o da un combot sul campo, o riportate indietro e costruite in uno nuovo) e, cosa più importante, possono essere ricercate e reingegnerizzate, aggiungendo il componente nella base tecnologica del giocatore.
Nel gioco, le unità non sono in grado di aumentare di grado attraverso l’esperienza. Tuttavia, dopo il completamento di una missione per giocatore singolo, il giocatore riceve punti che possono essere utilizzati per aggiornare i piloti combot, i veicoli o le strutture.
Il gioco pone anche l’accento sulla guerra a più livelli. Il campo di battaglia è diviso in tre livelli di combattimento: un livello orbitale, un livello di superficie e un livello sotterraneo. I combattimenti con capacità di volo sono in grado di passare a piacimento tra il livello orbitale e quello di superficie. Solo i veicoli sono in grado di attraversare il livello sotterraneo, al quale si deve accedere dalla superficie, anche se un impianto di produzione di veicoli può essere costruito dopo che un ascensore è stato costruito da un’unità di perforazione e le unità costruttrici sono state inviate giù.