O Astro Bot Rescue Mission é um jogo de plataforma 3D em que o jogador assume o controle do Astro Bot, um pequeno robô que usa o controlador DualShock 4. Astro é capaz de pular, pairar, socar e carregar seu soco em um ataque giratório. O jogo está em VR; Uma das particularidades é que a câmera é controlada pelos movimentos da cabeça do jogador e não pelo manípulo analógico certo. Como jogador de VR, eles também existem neste mundo como um robô gigante seguindo o Astro, com a capacidade de interagir com o ambiente; por exemplo, destruindo paredes com cabeçadas, evitando os ataques dos inimigos ou soprando no microfone do fone de ouvido para espalhar pétalas de flores. O objetivo do jogo é resgatar a tripulação do Astro espalhados por cada mundo. Existem 8 robôs perdidos em cada nível, e encontrá-los exige um salto habilidoso e uma análise cuidadosa do ambiente. O jogo utiliza áudio 3D para que o jogador possa localizar a voz do Bots. No final de todo mundo, um chefe espera e exige um certo número de bots resgatados para desbloquear, ocasionalmente solicitando que o usuário retorne aos níveis previamente limpos para resgatar mais bots perdidos. Assim como os Bots, os Space Chameleons estão ocultos por nível, e o jogador pode encontrá-los confiando no áudio 3D. Quando um Space Chameleon é encontrado, um estágio especial de desafio extra é desbloqueado, duplicando o conteúdo do jogo. Em alguns níveis, é possível encontrar baús mágicos que contêm dispositivos de controle. Existem 7 aparelhos no total (tiro com gancho, pistola de água, Shuriken, corda apertada, luz mágica, metralhadora e estilingue). A pistola de água, por exemplo, permite cultivar plantas para criar plataformas para o Astro saltar, ativar turbinas ou resfriar a lava para criar um caminho seguro para o Astro Bot. Usando esses dispositivos de controle, você pode ajudar o Astro em sua jornada, combinando a plataforma da 3ª pessoa com o uso do dispositivo na 1ª Pessoa. Essa dualidade é um dos pontos únicos do Astro Bot e faz dele uma mistura entre jogos tradicionais de plataforma e jogabilidade posicional de VR. No fim de todo mundo, um grande chefe espera exigir que você e Astro trabalhem em equipe para derrotar.