SteamWorld Dig est 2D un jeu de plate-forme qui tourne autour de l'exploitation minière pour les ressources et les minerais. L'objectif du jeu est d'enquêter sur les mines sous la vieille ville occidentale Tumbleton afin de découvrir les secrets qui se cachent en dessous. Le joueur contrôle Rusty qui est équipé d'une pioche mais le joueur est donné des options pour mettre à niveau les outils utilisés pour creuser comme la progression est faite dans le jeu. Outre la santé, le joueur a également besoin de charbon pour la lumière, et d'eau pour des capacités spéciales.

SteamWorld Dig a des éléments de plate-forme en ce sens que le joueur court, saute et rencontre des ennemis, mais l'objectif principal est l'exploitation minière. Cela signifie que le joueur construit – ou plutôt déconstruit – le monde du jeu et crée des plateformes de cette façon. Le joueur recueille des ressources et d'autres ressources cachées qui peuvent être ramenées à la surface et échangées contre de l'argent. Lorsque le joueur progresse dans le jeu de nouvelles capacités sont débloquées. Chaque partie, les mines sont randomisées, faisant apparaître des objets et des trésors à différents endroits. Si le joueur est coincé il ya une fonction d'autodestruction, mais les joueurs peuvent également acheter des échelles dans le magasin à la surface pour sortir de situations difficiles.

Lorsqu'il progresse plus profondément dans la grotte, le joueur rencontre différents ennemis avec différents modèles d'attaque et des points faibles. Le jeu dispose de plusieurs mondes, chacun avec un environnement complètement différent. Mourir donne lieu à une pénalité de réparation, et le joueur resurgit à la surface. Tout le butin accumulé lorsque le joueur meurt peut être repris.