SteamWorld Dig is 2D, een platformspel dat draait om het minen van grondstoffen en ertsen. Het doel van het spel is om de mijnen onder de oude westerse stad Tumbleton te onderzoeken om de geheimen te ontdekken die beneden op de loer liggen. De speler bestuurt Rusty, die is uitgerust met een houweel, maar de speler krijgt de mogelijkheid om het gereedschap dat wordt gebruikt om te graven te upgraden naarmate er vooruitgang wordt geboekt in het spel. Naast gezondheid heeft de speler ook steenkool nodig voor licht en water voor speciale vaardigheden. SteamWorld Dig heeft platformelementen waarbij de speler rent, springt en vijanden tegenkomt, maar het belangrijkste doel is mining. Dat betekent dat de speler de gamewereld bouwt — of beter gezegd deconstrueert — en op die manier platforms creëert. De speler verzamelt grondstoffen en andere verborgen grondstoffen die naar de oppervlakte kunnen worden gebracht en kunnen worden ingewisseld voor geld. Wanneer de speler verder komt in het spel, worden nieuwe vaardigheden ontgrendeld. Bij elke playthrough worden de mijnen willekeurig verdeeld, waardoor voorwerpen en schatten op verschillende locaties verschijnen. Als de speler vast komt te zitten, is er een zelfvernietigingsfunctie, maar de spelers kunnen ook ladders kopen in de winkel aan de oppervlakte om uit lastige situaties te komen. Als je dieper in de grot komt, kom je verschillende vijanden tegen met verschillende aanvalspatronen en zwakke plekken. De game bevat meerdere werelden, elk met een compleet andere omgeving. Sterven resulteert in een schadevergoeding en de speler respawnt weer op het oppervlak. Alle buit die is verzameld als de speler sterft, kan opnieuw worden opgepakt.