Astro Bot Rescue Mission permite a los jugadores acompañar a Astro, el capitán Bot de una nave cuya misión consiste en rescatar a su tripulación que se ha perdido en varios planetas. El título está compuesto por un total de 26 niveles y 5 mundos, todos con su propio jefe final. Cada nivel posee un estilo visual diferente, con localizaciones que abarcan desde las azoteas de una ciudad hasta playas arenosas, oscuras cuevas, volcanes o el vientre una gigantesca ballena.
El mando DualShock 4 será visible en la realidad virtual y en Astro Bot Rescue Mission esconde una gran cantidad de armas y artilugios. Dependiendo de la situación podrá proporcionar una pistola de ganchos, una pistola de agua o una estrella ninja. Una colección de artefactos que se irá ampliando a lo largo de la aventura. Además de la campaña principal, cada nivel contiene un desafío secreto que se desbloquea al encontrar a cierto personaje.
Nicolas Doucet, director creativo y productor de SCE Japan Studio, asegura que han podido desarrollar “una excelente jugabilidad alrededor del jugador que aprovecha el aumento de perspectiva, la proximidad y la profundidad añadida que ofrece PS VR”. El resultado es un juego “increíblemente fluido y los saltos son súper precisos, incluso en situaciones donde la acción toma protagonismo. Esto abre muchos caminos para innovar [...]”.