Outer Wilds — приключенческая игра от первого лица, где события построены вокруг идеи временного цикла. На планете Камелёк звезда взрывается спустя 22 минуты от начала игры, но этим история не заканчивается: герой вновь оказывается в петле, сохраняя знания о предыдущих событиях. Цикл помогает продвигаться по сюжету, исследовать планетную систему и встречать новых персонажей.

Игрок управляет исследователем из местной гуманоидной расы пришельцев. После произошедшего тот пытается выяснить, почему погибает звезда и отчего вымер загадочный народ Номаи. Путь, места для изучения и непростые решения игрок выбирает сам. Герой перемещается по локациям и взаимодействует с предметами и другими пришельцами; для доступа в отдельные зоны потребуется решить головоломку, найти код или собрать нужные вещи.

Следить за состоянием персонажа необходимо: до очередного перезапуска он может погибнуть от ранения или нехватки воздуха. Исследование сопровождают таинственная атмосфера и музыкальная тема, меняющаяся в зависимости от локации.