Astro Bot представляет собой 3D-платформер, где игрок управляет роботом по имени Астро. Игра состоит из более чем 80 уровней, разделённых на шесть галактик и 50 планет[5]. Перемещение между галактиками осуществляется с помощью космического корабля «Dual Speeder», выполненного в форме контроллера DualSense для PlayStation 5. Астро также имеет доступ к новым способностям, которые могут разнообразить геймплей. Среди них — бульдог по имени Баркстер, дающий главному герою возможность проскакивать сквозь врагов и ландшафт, а также пара лягушачьих перчаток, позволяющих наносить удары на расстоянии и отталкиваться от определенных поверхностей. Кроме того, в конце каждой галактики предусмотрены битвы с боссами[6].
Роботы, впервые появившееся в технодемке Astro’s Playroom, навеянные разными персонажами из известных игр и франшиз PlayStation (например, God of War, Bloodborne, Horizon и Uncharted), стали полноценной частью в Astro Bot. Согласно информации, появившейся в официальном магазине PlayStation, в игре представлено более 150 «VIP-ботов», которых можно завербовать[7].