Shooty Shooty Robot Invasion ставит игрока под контроль женского протагониста с задачей по ликвидации механических сил и общению с населением. Первостепенные цели включают истребление множества роботов и ведение бесед с обитателями мира. Эти диалоги, наряду с анимированными заставками, служат для развития сюжета и подчеркивают абсурдность происходящего. Окружение создано при помощи тысяч нарисованных вручную спрайтов.

Геймплей Shooty Shooty Robot Invasion совмещает механики шутера от первого лица со структурой интерактивной новеллы, а сама игра затрагивает ЛГБТК+ тематику, связанную с главной героиней. Для контактов в этом тайтле доступно свыше 200 неигровых персонажей, что делает взаимодействие с миром многогранным элементом. Мир содержит 6 отличающихся друг от друга уровней для исследования. В этих локациях геймеру поручается тотальное уничтожение более 50 видов механизмов.

Прохождение локаций прерывается десятками столкновений с боссами, часть из которых скрыта и требует целенаправленного поиска. Помимо сражений, системы интерактивной прозы формируют значительную часть повествования. Диалоги охватывают всех действующих лиц, включая персонажа по имени Донни, представленного как чудак. Продвижение вперед обусловлено строгим циклом: перемещение по области, планомерное устранение всех машинных оппонентов и общение с каждым встречным до полного исчерпания диалоговых веток. Только после выполнения этих действий открывается доступ к следующему этапу.