В Star Vortex игрок выступает пилотом истребителя во время человеческого конфликта. На флот напала неизвестная враждебная сила; флагману нужно вернуться на Землю, доставив разведывательные сведения. Для завершения перехода материнскому кораблю требуются ключи от врат из множества космических секторов: пилот должен добыть их и помочь передать предупреждение. По пути он прокладывает курс через спорные территории и отбивает непрекращающиеся атаки на головной корабль.

Накопленный опыт позволяет развивать пилота и модернизировать его корабль. Улучшения способны превратить фрегат в линкор, увеличив его размеры и возможности. На верфи флагмана истребитель собирается из отдельных компонентов, а игрок сам выбирает места установки оружия. По мере открытия дополнительных ячеек можно размещать больше вооружения и вспомогательных модулей, подстраивая машину под нужную боевую роль и тактические задачи.

Миссии проходят в секторах с процедурно создаваемой планировкой, поэтому их схемы меняются. В полёте угрожают природные условия: области экстремального жара и коррозионные поля наносят урон. Кроме того, новый враг способен неожиданно вторгаться в системы, находящиеся под защитой, — такие нападения требуют тактической бдительности. Сражения бывают как небольшими стычками, так и боями с элитными отрядами. Против разных характеристик вражеских фракций, включая Junkers и Outcasts, приходится подбирать соответствующие комплекты оборудования.