Ostranauts – ролевой инди-симулятор жизни в условиях невесомости в нуарном корабле, который находится в открытом космосе. Игра поддерживает только однопользовательское исследование вселенной, и не имеет никакой озвучки голосом, информация подаётся в виде текста в субтитрах или записках. Главный герой – персонаж, который создаётся и кастомизируется лично геймером для того, чтобы добиться уникальности. Также, перед стартом прохождения, настраивается и начальный корабль, подлежащий дальнейшему улучшению после сбора необходимых ресурсов. Каждая устанавливаемая деталь может со временем износится и тогда потребуется замена.
Члены экипажа имеют важную роль в игровом процессе, ведь они всегда помогают протагонисту. Союзники обладают психологическими и физическими потребностями, поэтому для обеспечения здорового микроклимата в коллективе, необходимо следить за их желаниями. В показатели каждой личности входят: еда, вода, температура на борту, запас кислорода, конфиденциальность, безопасность, близость и уважение.
Игровой процесс происходит в реальном времени с возможностью остановки благодаря функции "пауза". Также, можно воспользоваться ускорением, которое само отключится на каком-либо важном моменте, где потребуется вмешательство. Геймеру иногда нужен будет перерыв, ведь предстоит следить за громадным количеством механик, представленных в игре: финансы, поставки провизии, отношения в коллективе, безопасность и многое другое. Игрок должен поддерживать каждую сферы на уровне, ведь колония на космической станции пойдет под откос.