В Retro Machina игрок управляет небольшим роботом-рабочим, который сломался во время работы. Его изгнали из жилища и выслали за стеклянный купол, отделяющий остатки общества. Чтобы вернуться в Индевор, герою нужно найти способ починиться и встретиться с выжившими за пределами города.

Индевор — последний город, уцелевший после природного катаклизма, уничтожившего цивилизацию. В нём остались только роботы, самостоятельно поддерживающие жизнь поселения. За пределами города героя ждут многочисленные территории вымышленного мира: биомы в однопользовательской кампании нарисованы вручную и наполнены множеством деталей и объектов.

Это исследовательский экшен с изометрической камерой и ретро-футуристическим оформлением, которое придаёт локациям индивидуальность. Сам робот не умеет сражаться, но способен взламывать андроидов и на ограниченное время управлять ими. Захват помогает справляться с пространственными головоломками и уничтожать врагов. Для управления можно использовать контроллеры разных производителей.