Astro Bot Rescue Mission — это 3D-платформер, в котором игрок управляет Astro Bot, небольшим роботом, использующим DualShock 4. Astro может прыгать, зависать, наносить удары и заряжать свой удар в вращающуюся атаку. Игра в VR; одной из особенностей является то, что камера управляется движениями головы игрока, а не правым аналоговым джойстиком. Как игрок VR, он также существует в этом мире как гигантский робот, следующий за Astro cо способностью взаимодействовать с окружающей средой; например, разрушая стены ударами головы, уклоняясь от атак врагов или дуя в микрофон гарнитуры, чтобы разбрасывать лепестки цветов. Цель игры — спасти команду Астро, разбросанную по каждому миру. В игре пять миров и двадцать уровней, в общей сложности 213 ботов, которых нужно спасти. На каждом уровне есть 8 потерянных роботов, и для их поиска требуются умелые прыжки и внимательный взгляд на окружающую среду. Игра использует 3D-звук, чтобы игрок мог найти голос ботов. В конце каждого мира ждет босс, требующий определенного количества спасенных ботов для разблокировки, иногда побуждая пользователя вернуться на ранее пройденные уровни, чтобы спасти больше потерянных ботов. Так же, как и боты, космические хамелеоны спрятаны на уровне, и игрок может найти их, полагаясь на 3D-звук.
