NITRO GEN OMEGA представляет мир, где машины доминируют на ландшафте после проигранной войны человечества. Выжившие люди ютятся в городах, возведенных на гигантских опорах, поэтому команды наемников вынуждены путешествовать по опасным пустошам. Игрок берет под свое начало один из таких отрядов, базируясь на летучем корабле для выполнения заданий на поставку ресурсов и технологий. Задача состоит в исследовании этого мира, руководстве отрядом и управлении боевым мехом.

Сражения в NITRO GEN OMEGA проходят пошагово и делятся на два этапа. В фазе планирования геймер раздает приказы экипажу из четырех пилотов, где каждый отвечает за отдельный узел меха: движение, вооружение или техническое обслуживание. Затем в фазе исполнения демонстрируются итоги действий обеих сторон. Этот тайтл предлагает высокие ставки, ведь пилоты могут получить ранения или погибнуть, а их боевой дух сказывается на поведении, что порой приводит к самовольным поступкам в пылу битвы.

Мех является основным инструментом для выживания, и его можно улучшать с помощью найденных деталей для достижения баланса между защитой, нагревом и боезапасом. Проект предлагает две разные модели роботов, которые служат основой для различных сборок. Летучий корабль служит базой, где экипаж живет, тренируется и выстраивает отношения, влияющие на геймплей. В этой ролевой игре можно исследовать континент, посещать поселения, чтобы брать задания, и нанимать новых бойцов, каждый из которых обладает уникальными характеристиками и целями.