SteamWorld Dig é um jogo de plataforma 2D que gira em torno da mineração de recursos e minérios. O objetivo do jogo é investigar as minas sob a antiga cidade ocidental de Tumbleton, a fim de descobrir os segredos que se escondem abaixo. O jogador controla Rusty, que está equipado com uma picareta, mas o jogador recebe opções para atualizar as ferramentas usadas para cavar à medida que a progressão é feita no jogo. Além da saúde, o jogador também precisa de carvão para luz e água para habilidades especiais. O SteamWorld Dig tem elementos de plataforma em que o jogador corre, pula e encontra inimigos, mas o objetivo principal é a mineração. Isso significa que o jogador constrói – ou melhor, desconstrói – o mundo do jogo e cria plataformas dessa maneira. O jogador coleta recursos e outros recursos ocultos que podem ser trazidos de volta à superfície e trocados por dinheiro. Quando o jogador progride no jogo, novas habilidades são desbloqueadas. A cada jogada, as minas são aleatórias, fazendo com que itens e tesouros apareçam em locais diferentes. Se o jogador ficar preso, há uma função de autodestruição, mas os jogadores também podem comprar escadas na loja na superfície para sair de situações complicadas. Ao progredir mais fundo na caverna, o jogador encontra vários inimigos com diferentes padrões de ataque e pontos fracos. O jogo apresenta vários mundos, cada um com um ambiente completamente diferente. Morrer resulta em uma taxa de penalidade de reparação, e o jogador ressurge de volta à superfície. Todo o saque acumulado quando o jogador morre pode ser recolhido novamente.