Claire de Lune является трехмерным платфомером с элементами игры-головоломки. В нем используется вид от первого лица и научно-фантастический сеттинг. В инди-проекте нужно часто прыгать и решать джамп-пазлы. Пространственные загадки тут тоже есть. У протагониста имеется устройство под названием Nanogun. Гаджет умеет выстреливать плотными лучами и создавать кубы, что используются вместо платформ.

Герой способен только бегать, прыгать и заниматься взломом систем. В бою с противниками чаще всего он беззащитен, поэтому обычно ему приходится убегать от врагов. Однако встречаются моменты, когда главному персонажу дают в руки оружие и позволяют вести огонь по недругам. Тогда Claire de Lune ненадолго превращается из платформера в шутер. Также здесь есть эпизоды со стелсом.

Трагикомический сюжет посвящен приключениям контрабандиста Джона, его дочери Клэр и искусственного интеллекта Артуро. Вся троица находится в бегах. Однажды неведомая сила притягивает их корабль к неизвестной планете. В результате судно терпит крушение, а девушка пропадает. Отец вместе с ИИ отправляется на поиски молодой женщины и натыкается на заброшенный исследовательский центр. Ему предстоит выяснить, как именно старый научный комплекс связан с пропажей дочки и вынужденной посадкой звездолета. В игре большой упор делается на повествование. Герой часто с кем-нибудь общается. В диалоговых сценках позволяется выбирать реплики.