Głównym bohaterem gry jest Cole Mathis. Nadrzędnym zadaniem komandosa jest atak lądowy na wyspę Ni’ihau, która została opanowana przez kosmitów. W czasie przeprawy przez niegościnny teren, głównego bohatera wspomaga flota okrętów wojennych. Gracz w czasie zabawy odpowiedzialny jest zarówno za poczynania Cole’a, jak i oddziału statków.

Rozgrywka w Battleship składa się z dwóch trybów: pierwszoosobowej strzelanki i gry taktycznej. Podczas przemierzania wyspy jako Cole mamy do czynienia z mechaniką rozgrywki przypominającą klasyczną strzelankę wojenną. Postać gracza ma do dyspozycji spory arsenał uzbrojenia, może korzystać z osłon, prowadzić ostrzał „na ślepo” oraz ciskać granatami. W każdym momencie zabawy mamy możliwość przejścia w tzw. tryb dowodzenia. Kamera pokazuje wtedy akcję z lotu ptaka, a plansza działań wojennych zostaje podzielona (jak w klasycznej grze w statki) z literami i liczbami oznaczającymi koordynaty. W trybie dowodzenia zadaniem gracza jest wydawanie statkom rozkazów, w celu pokonania morskich sił kosmitów i uzyskania wsparcia na lądzie.

W czasie rozgrywki z przeciwników mogą wypaść specjalne bonusy. Pozwalają one m.in. na naprawienie zniszczonego statku, zaatakowanie artylerią lub przejęcie kontroli nad niszczycielem, który zadaje dwukrotnie większe obrażenia niż pozostałe okręty. Gracze muszą nieustannie utrzymywać równowagę pomiędzy dwoma trybami rozgrywki, gdyż kosmici atakują zarówno na wyspie, jak i na morzu. Przejmowanie kluczowych punktów na wodzie sprawia, że rozgrywka na lądzie jest dużo łatwiejsza.