В Dawn of War 3 три армии — Космические десантники, Орки и Эльдары — ведут войну за сверхоружие, обнаруженное на Ахероне. Их предводители стремятся победить соперников: орками командует Горгутц, эльдарами — пророчица Махи, а космодесантом — Габриэль Ангелос.

Игрок управляет отрядами и боевыми машинами, среди которых призрачные рыцари, горканавты и космические десантники. У каждого подразделения свои навыки и характеристики, определяющие его тактические преимущества. Сверхспособности позволяют атаковать орбитальным выстрелом, бурей Элдритча или орочьими Булыжниками. Кампания включает 17 миссий, в которых задания по очереди выполняются за противоборствующие стороны. По сравнению с предыдущей игрой армия стала значительно больше; также вернулось строительство базы, где доступно более пяти типов построек.

В игре можно настраивать армию, а система доктрин и элитных пехотинцев дополняет управление войсками. Основу игрового процесса составляет контроль над юнитами, которые ведут борьбу с противником. Героям доступны лёгкая и тяжёлая броня, а также три вида урона. Сильная армия способна противостоять любому оппоненту. В сетевой игре можно присоединиться к одному из противоборствующих альянсов и сражаться против остальных врагов.