Interstellar Sentinel — это двухмерный сайд-скроллер шутер, в котором одинокий пилот противостоит демоническим и космическим сущностям. Центральный элемент геймплея строится на оружейной системе из 19 различных наборов, что суммарно дает более 57 конфигураций. Продвижение вперед происходит за счет быстрой смены усилений в бою. Противостояние развернется с более чем 40 типами противников, включая пылающих демонов-младенцев с мечами, гигантских кайдзю и драконов-стражей из нежити.

Механика управления обеспечивает полный контроль над кораблем для маневрирования в плотных потоках снарядов при помощи D-pad, клавиатуры или аналогового стика. Компонент динамической сложности Monster Trophy адаптирует игровой процесс под действия игрока, создавая вражеские волны. С ростом мастерства в зачистке экрана в Interstellar Sentinel, тайтл открывает новые события и секретные испытания с мини-боссами. Данная механика предоставляет возможность открыть альтернативные финалы кампании.

Помимо основной кампании, игра предлагает дополнительные режимы для проверки летного мастерства. Пятиминутный режим Caravan ориентирован на набор очков, а Boss Rush 9 Hells представляет собой серию уникальных столкновений с боссами, не встречающимися в других частях проекта. Боевая система строится на тактическом позиционировании для задействования трех огневых точек. Power Shot наносит заряженный выстрел с высоким уроном и пробивающим эффектом, Rapid Shot обеспечивает непрерывную стрельбу, а Auto Shot открывает доступ к самонаводящимся ракетам или плазменным полям.