Patient 001 ставит игрока в роль полицейского, отправленного расследовать удаленную психиатрическую лечебницу. В стенах учреждения проводились эксперименты, которые физически изменили пациентов, превратив их в агрессивных созданий. Основная цель — продвигаться по комплексу, собирать по частям правду об опытах и отыскать путь к побегу. Каждое действие определяется необходимостью экономить ресурсы, поскольку запасы в здании ограничены. Путешествие завершается столкновением с личностью, ответственной за то, что офицер оказался в ловушке.

В игре Patient 001 геймплей сосредоточен на осознанном управлении инвентарем и сражениях. Протагонист имеет сильно ограниченную вместимость рюкзака, что заставляет постоянно решать, какие предметы оставить, что обменять или какие материалы использовать для создания боеприпасов. Сохранение прогресса требует находить и применять специальные ленты, спрятанные в комнатах заведения. Встречи с мутировавшими обитателями представляют постоянную угрозу, а конечный запас патронов требует тактического подхода к каждой схватке.

Структура этого места не является статичной, поскольку прохождение меняется с каждой новой попыткой. Ключевые вещи, важные улики, коды доступа и расположение противников подвержены процедурной генерации, что изменяет путь к финалу. Продвижение вперед часто блокируется головоломками, которые требуют наблюдательности и логического мышления для раскрытия секретов и открытия новых зон. Решения, принятые в ходе расследования, влияют на окружающий мир и сюжет, направляя повествование к одной из нескольких концовок, основанных на действиях игрока.