В Thumper игрок управляет космическим жуком, который на огромной скорости несётся по длинным трассам под ритмичную музыку. По пути он сметает препятствия и сталкивается с боссами — те могут появиться где угодно на уровне. Мир игры складывается из жутких образов и абстракций, а окружение постоянно меняется.

Трассу преграждают лазерные системы, шипы и энергетические щиты; за поворотами возникают стены. Чтобы одолеть боссов, нужно точно попадать в ритм и собирать комбинации: так в жуке накапливается энергия, которую он выпускает импульсом, разбивающим врагов.

Ноты расположены вдоль дороги, на стенах и полу. Жук активирует ноту при попадании, и она издаёт звук. Крылья помогают преодолевать препятствия и собирать бонусы, а на опасных участках можно дрифтовать. Если не набрать скорость возле энергетической преграды или врезаться в шипы, панцирь деформируется.

На каждом уровне есть около трёх десятков чекпоинтов, где сохраняется прогресс. Успешное прохождение приносит рейтинг, позволяющий восстановить броню. С каждым уровнем появляются новые ловушки, а трассы становятся извилистее и получают больше крутых поворотов.