События Amnesia: The Bunker происходят в оставленном бункере времён Первой мировой. Главный герой, французский солдат Анри Клеман, оказался там один, имея лишь револьвер и фонарик. Ему нужно исследовать мрачные подземные коридоры и выживать среди странных, кровожадных существ. Осмотр локаций ведётся от первого лица; игровой процесс сочетает исследование с решением многочисленных пространственных головоломок.

Анри может взаимодействовать с окружением: подбирать лёгкие предметы, передвигать объекты и применять инструменты для решения задач. Оружия мало, и оно позволяет лишь выиграть время. Против чрезвычайно сильных монстров зачастую приходится спасаться бегством или прятаться. Свет тоже важен: существа опасаются ярких вспышек, поэтому необходимо беречь заряд батареи фонарика. В катакомбах встречаются скудные припасы, батарейки и другие полезные вещи, а также ключи и записки, нужные для заданий.

Прохождения различаются благодаря рандомизации: могут меняться коридоры, местоположение предметов и важных объектов, враги и другие игровые элементы. Существа реагируют на шум и действия игрока; если шуметь слишком много, они начинают разыскивать Анри.