Shadows of Doubt — ролевая стелс-игра от первого лица в научно-фантастическом мире с атмосферой мрачного нуара. Игрок управляет детективом, которому нужно раскрыть дело серийного убийцы: преступник всё ещё на свободе и тайно совершает новые убийства. Для расследования предстоит осматривать окружение, изучать предметы и искать улики; персонажа можно развивать, повышая его навыки.

Действие разворачивается на городских улицах 1980-х, в эпоху гипериндустриализации и корпоративного господства, породившего тоталитарный порядок и антиутопическую обстановку. Герой выступает частным разведчиком и добывает средства, разыскивая и продавая ценную информацию. Основная цель — найти убийцу, выбирая разные способы расследования и пути к результату: можно красться, следить, скрываться, вскрывать замки и взламывать системы.

По ходу игры выполняются главные сюжетные задания, а дополнительные квесты позволяют заработать деньги. Свобода действий даёт возможность заглянуть в шумный прокуренный бар, подпольное казино или скромный гостиничный номер. В зданиях можно осматривать любые комнаты и искать документы, проникать в системы безопасности и терминалы, а также разговаривать с местными жителями. Город живёт по собственным правилам: персонажи заняты повседневными делами и следуют расписанию.