В The Callisto Protocol пользователям необходимо разбираться с разнообразными проблемами, что будут раскрывать тайны на планете Юпитер. Протагонист вынужден выживать среди ужасных монстров и пришельцев. Главным героем выступает некий Джейкоб Ли, что является жертвой обстоятельств и попадает в тюрьму на поверхности спутника Юпитера под названием Каллисто. Геймеры будут сталкиваться с агрессивно настроенными заключенными, что впоследствии загадочных мутаций стали походить на жутких чудовищ, нападающих на протагониста.

Игрокам в The Callisto Protocol предстоит насладиться мрачной и гнетущей атмосферой, погружающей в научно-фантастический сеттинг. Юзерам приходится принять участие в хоррорном путешествии, управляя персонажем от третьего лица. Выйдет сталкиваться напрямую с врагами и применять разнообразное вооружение или сподручные интерактивные предметы, а также прятаться и избегать больших скоплений монстров. Нужно продумывать свой маршрут, решать головоломки и взаимодействовать с квестовыми предметами.

Во время прохождения одиночной кампании, придется наблюдать за сюжетными кат-сценами и продвигаться последовательно вперед, принимая решения от лица протагониста. Главный герой вынужден опробовать особую гравитационную пушку, что позволяет наносить оппонентам урон на расстоянии при помощи разбросанных объектов интерьера и т.п. Приходится также открывать проходы на новые локации, разбираясь с загадками при помощи спрятанных подсказок-записей.