SteamWorld Dig to gra platformowa 2D, która obraca się wokół wydobywania zasobów i rud. Celem gry jest zbadanie kopalni znajdujących się pod starym westernowym miasteczkiem Tumbleton w celu odkrycia czających się tam tajemnic. Gracz kontroluje Rusty'ego, który jest wyposażony w kilof, ale gracz ma możliwość ulepszania narzędzi używanych do kopania w miarę postępów w grze. Oprócz zdrowia, gracz potrzebuje również węgla do oświetlenia i wody do specjalnych umiejętności. SteamWorld Dig zawiera elementy platformowe, w których gracz biega, skacze i napotyka wrogów, ale głównym celem jest wydobycie. Oznacza to, że gracz buduje - a raczej dekonstruuje - świat gry i tworzy w ten sposób platformy. Gracz zbiera surowce i inne ukryte zasoby, które można sprowadzić z powrotem na powierzchnię i wymienić na gotówkę. Wraz z postępami w grze odblokowywane są nowe umiejętności. Podczas każdej rozgrywki kopalnie są losowane, dzięki czemu przedmioty i skarby pojawiają się w różnych miejscach. Jeśli gracz utknie, ma do dyspozycji funkcję autodestrukcji, ale może także kupić drabiny w sklepie na powierzchni, aby wydostać się z trudnych sytuacji. Podczas schodzenia w głąb jaskini gracz napotyka różnych wrogów z różnymi schematami ataków i słabymi punktami. Gra zawiera wiele światów, z których każdy ma zupełnie inne środowisko. Śmierć skutkuje karną opłatą naprawczą, a gracz odradza się ponownie na powierzchni. Wszystkie łupy, które zostały zgromadzone po śmierci gracza, można ponownie zebrać.