"डूम 3" एक कहानी-प्रेरित एक्शन गेम है जिसे एक प्रथम-व्यक्ति (first-person) परिप्रेक्ष्य से खेला जाता है। पिछले "डूम"खेलों की तरह, इसका मुख्य उद्देश्य है इसके स्तरों में से सफलतापूर्वक निकलना, इन स्तरों में से निकलते समय उन कई प्रकार के शत्रु चरित्रों को हराना होता है जो खिलाडी के पात्र को मारना चाहते हैं। 
"डूम 3" एक कहानी-केन्द्रित दृष्टिकोण है, हालांकि, इसका अर्थ यह है कि खिलाडी अक्सर मित्रतापूर्ण गैर-खिलाडी पात्रों के साथ मुठभेड़ करता है, जो महत्वपूर्ण कथानक जानकारी, उद्देश्य और सूची के आइटम उपलब्ध कराते हैं। इसमें खिलाडी को गेम में बने रहने के लिए दस हथियार दिए जाते हैं, जिनमें पारंपरिक आग्नेयास्त्र और विस्फोटक शामिल होते हैं जैसे सबमशीन गन, शोटगन और ग्रेनेड, प्रयोगात्मक प्लास्मा हथियार और पारम्परिक बीएफजी 9000 और "डूम" फ्रेंचाइस के श्रृंखलागत हथियार.
शत्रु कई रूपों में आते हैं और इनके पास कई योग्यताएं और रणनीतियां होती हैं, लेकिन ये दो व्यापक श्रेणियों में आते हैं, ज़ोम्बीस या डेमन्स. 
ज़ोम्बीस वे मनुष्य हैं जो डेमन्स के बलों के अधीन होते हैं, जो अपने हाथों, हथियारों और कई प्रकार के आग्नेयास्त्रों का उपयोग करते हुए खिलाडी के पात्रों पर हमला करते हैं, जबकि डेमन्स वे प्राणी हैं जो नर्क से आये हैं, जिनमें से अधिकांश अपने पंजों और कांटों का उपयोग करते हुए हमला करते हैं, या हमला करने के लिए प्लाज्मा-आधारित आग के गोलों का उपयोग करते हैं। डेमन्स की लाशें मृत्यु के बाद राख में बदल जाती हैं, उनके शरीर का कोई भी निशान पीछे नहीं छूटता. 
गेम के स्तर रैखिक प्रकृति के हैं और इसमें कई हॉरर अवयव शामिल हैं, जिसमें से अंधेरा सबसे प्रमुख है। 
इस डिजाइन को खिलाडी में केवल डर और आशंका की भावनाएं विकसित करने के इरादे से ही विकसित नहीं किया गया है, बल्कि इसमें खेल वातावरण को डरावना बनाने की कोशिश की गयी है जिसमें खिलाडी के द्वारा हमलावर शत्रुओं को देखने की संभावना कम होती है। इस पहलू को इस तथ्य से और अधिक बढ़ावा मिलता है कि खिलाडी को हथियार पकड़ने या फ्लेश लाईट पकड़ने में से एक विकल्प को चुनना होता है, जिससे खिलाडी पर एक प्रकार का दबाव बन जाता है कि वह कमरे में प्रवेश करे और हथियार ले, जिसके परिणामस्वरूप खिलाडी जानबूझकर तेजी से से आगे बढ़ता है।

इसके अलावा, इन स्तरों में नियमित रूप से लाशें, शरीर के हिस्से और खून दिखाई देते हैं, जिसका उपयोग कभी कभी खिलाडी को गुमराह करने के लिए गेम के प्रकाश के संयोजन में किया जाता है।

खिलाड़ी के संचार उपकरण के माध्यम से लगातार रेडियो प्रसारण भी वातावरण में शामिल होता है, जिसे गैर-खिलाड़ी पात्र से विशेष संदेशों और ध्वनि के प्रसारण के द्वारा शामिल किया जाता है, जो खिलाडी का ध्यान बंटाने की कोशिश करता है।

गेम की शुरुआत में, अराजकता के बेस में कूदने की घटना के बाद के समय में, खिलाडी को अक्सर लड़ाई, चिल्लाने और रेडियो ट्रांसमीटर के माध्यम से मरने की आवाजें सुनाई देती हैं। खुद बेस में परिवेश ध्वनि होती है जिसे हिस की आवाज पैदा करने वाली पाइपों, क़दमों से उत्पन्न किया जाता है और कभी कभी मशीनों या अन्य स्रोतों के माध्यम से तेज डरावनी आवाजें उत्पन्न की जाती हैं। अक्सर ऐसी परिवेश ध्वनि सुनी जा सकती है जिसमें गहरी सांसों की आवाजें, अस्पष्ट आवाजें और गेम के प्रतिद्वंदियों से आने वाली डेमन्स की आवाजें शामिल होती हैं।

गेम की शुरुआत में, खिलाडी को एक व्यक्तिगत डिजिटल सहायता (पीडीए) प्रदान की जाती है।

पीडीए में सुरक्षा मंजूरी के स्तर होते हैं, जो खिलाडी को कुछ ऐसे विशेष क्षेत्र उपलब्ध कराते हैं, जो या तो तालाबंद हों या सीमा से बाहर हों. इसके अलावा, पीडीए का उपयोग ई-मेल को पढने और वीडियो को प्ले करने के लिए किया जाता है जिसकी खिलाड़ी के पात्र को गेम की दौरान आवश्यकता होती है। 
जब भी खिलाड़ी पूरे गेम के दौरान कोई और पीडीए चुनता है, इसके अवयव स्वतः ही खिलाडी के अपने उपकरण में डाउनलोड हो जाते हैं। अन्य पीडीए में अक्सर अन्य पात्र के लिए ऑडियो लॉग और ई-मेल शामिल होते हैं, जो महत्वपूर्ण जानकारी उपलब्ध करा सकते हैं जैसे भण्डारण और दरवाजे की कुंजी के कोड और कथानक के बारे में महत्वपूर्ण विवरण.

पात्र
निर्माण
कथानक
एक-खिलाड़ी