В The Mobius Machine предстоит исследовать опасный инопланетный мир Луны Изолярии. Маршруты проходят через разные ландшафты: от обломков потерпевшего крушение космического корабля до пышных лесов, парящих в воздухе. Мир соединён воедино, поэтому игроки сами выбирают путь и в собственном темпе находят секреты и впечатляющие виды. Исследовать можно поверхность, подводные области и небеса.

Путешествие сопровождают сражения с разнообразными противниками: свирепыми инопланетными существами, развращёнными колонистами и смертоносными механизмами, созданными таинственной цивилизацией. Всего в игре свыше 80 уникальных врагов; среди них — сильные боссы, охраняющие ценное снаряжение. В пути можно встретить и неисправные машины. Одновременно разрешено использовать два оружия, что даёт тактический выбор в зависимости от ситуации.

Управление подходит для разных предпочтений: можно играть с геймпадом или с мышью и клавиатурой. Отзывчивая схема позволяет плавно перемещаться и вести огонь в любом направлении.

Развитие персонажа связано с приобретением снаряжения, которое открывает новые способы передвижения — лазание по стенам, лихачество и исследование под водой. Благодаря этим умениям становятся доступны новые области, а взаимодействие с миром меняется. Чертежи позволяют создавать мощное оружие и улучшения: они расширяют арсенал и повышают вероятность выжить во враждебной среде.