Moonshot - The Great Espionage смешивает воедино несколько жанров. Это платформер, игра-головоломка и стелс. Его действие происходит в 1960-х годах во время соперничества СССР и США. События разворачиваются в альтернативном временном периоде. В нем к космической гонке двух сверхдержав присоединилось выдуманное государство Устрия.

В Moonshot - The Great Espionage главный герой является агентом спецслужб Устрии. Его задача: сделать так, чтобы родное государство догнало космические программы Америки и Советского Союза, а затем произвело высадку на Луну раньше американцев и русских. Для этого придется заниматься саботажем и шпионить. Кампания поделена на 20 уровней.

Сами этапы построены так, чтобы их можно было проходить разными способами. В миссиях обычно просят проникнуть на хорошо охраняемый объект и провести там диверсию, что-то украсть или похитить важного человека. Во время выполнения заданий герой зарабатывает деньги. На них покупаются новые способности и усиления. Протагонист способен ходить, красться, приседать, прятаться в шкафах и тени, оглушать людей, активировать переключатели, подниматься и опускаться по этажам. Ему приходится уклоняться от ловушек и избегать внимания охранников. Периодически агент взламывает различные объекты и активирует переключатели. Основной геймплей разбавлен короткими мини-играми.