SpaceEngine сочетает космический симулятор с интерактивным планетарием и процедурной генерацией. Он воссоздаёт Вселенную в фотореалистичном открытом пространстве, соблюдая масштаб 1:1. Можно изучать отдалённые области космоса, посещать планеты и путешествовать на гиперскоростном шаттле.

Для исследования доступны миллиарды галактик, туманностей, звёзд и планет: можно отправиться в любую область Вселенной, побывать в соседних с Солнечной системой галактиках или приблизиться к чёрной дыре настолько, насколько получится. Среди возможных направлений — космические области на расстоянии миллиарда световых лет от Земли и части галактики с септиллионом планет.

Планеты создаются процедурно: каждая получает случайный рельеф и детализированные текстуры. В игре представлены видимые на небе объекты — звёзды, планеты, луна, астероиды, кометы, чёрные дыры, скопления и туманности. Данные для игрового процесса взяты из NGC/IC, Messier, HIPPARCOS, GAIA, Gliese, Kepler, MPC и других источников.

Поддерживаются устройства виртуальной реальности HTC Vive, Valve Index и WMR, которые усиливают эффект погружения.