SteamWorld Dig es un juego de plataformas en 2D que gira en torno a la extracción de recursos y minerales. El objetivo del juego es investigar las minas que se encuentran bajo la antigua ciudad occidental de Tumbleton para desenterrar los secretos que se esconden debajo. El jugador controla a Rusty, que está equipado con un pico, pero se le dan opciones para mejorar las herramientas utilizadas para cavar a medida que avanza en el juego. Además de la salud, el jugador también necesita carbón para obtener luz y agua para sus habilidades especiales. SteamWorld Dig tiene elementos de plataforma en los que el jugador corre, salta y se encuentra con enemigos, pero el objetivo principal es la minería. Eso significa que el jugador construye, o más bien deconstruye, el mundo del juego y crea plataformas de esa manera. El jugador recoge recursos y otros recursos ocultos que pueden volver a la superficie e intercambiarse por dinero en efectivo. Cuando el jugador progresa en el juego, se desbloquean nuevas habilidades. En cada partida, las minas son aleatorias, lo que hace que los objetos y los tesoros aparezcan en diferentes lugares. Si el jugador se queda atascado, hay una función de autodestrucción, pero los jugadores también pueden comprar escaleras en la tienda de la superficie para evitar situaciones complicadas. Al avanzar en las profundidades de la cueva, el jugador se encuentra con varios enemigos con diferentes patrones de ataque y puntos débiles. El juego presenta múltiples mundos, cada uno con un entorno completamente diferente. Morir conlleva una penalización de reparación y el jugador reaparece en la superficie. Todo el botín que se haya acumulado cuando el jugador muere se puede volver a recoger.