Gra wydatnie poszerza tło fabularne naszych wrogów, czyli Helghastów. W trakcie kampanii poznamy ich kulturę i język oraz dowiemy się o tym, że zostało w nich jeszcze trochę człowieczeństwa. Zadbano też o wyraźnie większe zróżnicowanie lokacji - wśród odwiedzanych miejscówek znajdziemy m.in. poziomy arktyczne.

Podstawowa mechanika walki nie uległa znaczącym zmianom, choć rozbudowano wachlarz ciosów wyprowadzanych w ciało ogłuszonego przeciwnika. Podczas zabawy dużą rolę odgrywają tym razem jetpacki (czyli plecaki odrzutowe), które umożliwiają bardziej swobodne ewolucje powietrzne niż to, co dotychczas widzieliśmy w konkurencyjnych produktach. W jednej z misji użyjemy tego sprzętu do przeskakiwania z jednego lodowca na drugi. Korzystanie z jetpacka jest jednak ryzykowne - po bezpośrednim trafieniu potrafi on zamienić swojego posiadacza w żywą pochodnię. Nie zabrakło oczywiście również nowych narzędzi mordu, w tym tzw. Wasp – broni, która wypuszcza w stronę przeciwnika kilkanaście rakiet na raz.

Killzone 3 działa na usprawnionej wersji silnika z drugiej części. Jedną z największych zmian jest wprowadzenie opcji wyświetlania obrazu w 3D. W grze umieszczono wiele szalonych efektów, które obejrzymy dopiero po założeniu odpowiednich okularów.