Pigeon: A Love Story предлагает в роли одинокой птицы летать над Токио, Лондоном, Парижем, Нью-Йорком и Амстердамом. Виртуальные города воспроизведены в масштабе 1:1: улицы, здания и птицы созданы по настоящим картографическим данным. В трёхмерном мире одновременно действуют сотни тысяч птиц под управлением специального алгоритма. Среди миллиона виртуальных обитателей нужно отыскать единственного подходящего партнёра, исследуя обширные городские пространства.

Птицам можно подавать звуковые сигналы и обращаться к ним голосом через микрофон. Пролетающие мимо особи отвечают на попытки познакомиться своими фразами — отказами или подсказками. Чтобы осмотреть город с другого ракурса, можно снизиться и сесть на крыши, покрытые граффити. Во время спокойных полётов по улицам игрок также обнаруживает известные культурные достопримечательности и собирает памятные места. Реплики с отказами основаны на настоящих сообщениях поклонников игры, что придаёт поиску юмористический оттенок.

Играть можно в одиночку или вместе — группа может насчитывать до восьми человек. Сетевые варианты включают состязание в поиске нужной птицы и совместное изучение окрестностей. Для спокойного времяпрепровождения предусмотрен пассивный режим, в котором игра работает как экранная заставка. Выполнение сюжетной задачи открывает бесконечный процедурно создаваемый город. Умиротворённое настроение сопровождает оригинальная эмбиентная музыка композитора Madwreck.