Space Expedition — это двухмерный научно-фантастический платформер, действие которого происходит на борту отдаленной станции. Геймеру предстоит взять на себя роль астронавта, отправленного именно в это удаленное окружение космической структуры. Основная задача миссии заключается в сборе образцов неизвестной субстанции, определенной как темная материя. Геймплей совмещает решение головоломок с навигацией по платформам в разных секторах комплекса, заимствуя стилистику научно-фантастических фильмов ужасов 1980-х годов.

Для продвижения необходимо применять доступные инструменты и наблюдательность. В Space Expedition предстоит перемещаться по множеству отличающихся локаций, сталкиваясь с различными испытаниями окружения, требующими конкретных действий для их преодоления. Продвижение включает решение встроенных в окружение загадок, часто требующих прямого взаимодействия с объектами, а порой и контактов с местными формами жизни, обитающими в этом мире.

Выживание во многом зависит от обнаружения и обхода многочисленных ловушек, интегрированных в архитектуру комплекса, а также от успешной борьбы с враждебными существами, встречающимися во время исследования. Кроме того, управление оборудованием и пилотирование доступных звездолетов составляют неотъемлемые компоненты основного игрового процесса. Планомерное исследование служит ключевой механикой для раскрытия сюжетных линий. По мере методичного продвижения через ранее неизведанные территории и отсеки можно обнаружить скрытые артефакты, изучить разрушенные или заброшенные конструкции, намекающие на прошлые события, и найти обрывочные сообщения, оставленные кем-то еще.