《戰慄時空》是一款第一人稱射擊遊戲，玩家需要戰鬥和解決不同的謎題才能過關。異於同時期的同類遊戲，《戰慄時空》使用劇本分鏡幫助帶出劇情重點，給玩家觀看一些小事件如怪物破門而入令玩家瞭解接下來的發展。但當時大部分第一人稱射擊遊戲都使用分鏡表示劇情。《戰慄時空》全程使用劇本分鏡，同時保留玩家的控制權，因此，遊戲中從未聽到主角說話或看到他的樣子。 《戰慄時空》以章節而非關卡作連結，遊戲過程是連貫的（除了loading的時候）。 遊戲中玩家必須穿着H.E.V防護衣，防護衣最大的特點就是能夠減緩槍擊、輻射、熱能等對於人體的傷害。遊戲畫面左下方會有生命值、防護衣能量、彈藥庫存顯示，玩家可透過急救站和能量泵來補充生命值與能量，另外在特定的地點也會放置急救包、防護衣能量補給、武器彈藥，而許多的木箱藏有上述物品，玩家可用鐵撬打碎木箱來獲得補給。 遊戲內會有考驗智力的難題，例如傳送帶迷宮。某些頭目不能被普通武器殺死，需要利用特殊設施才能消滅。遊戲後期，玩家得到H.E.V防護衣的長距離跳躍配備，可以令玩家跳得更遠更快，此元素也被用來考驗智力。 大部分時間，主角都是獨自戰鬥，但有時會得到非玩家角色的幫助，他們主要是研究所的保安和科學家。這些人可幫助打擊敵人、提供情報、區域移動等等。遊戲內有一系列的敵人，其中有怪物如「食腦蟲」，人類敵人如「HECU陸軍」（為封口要殺光研究所的人）。遊戲分三種難度：簡單、中等、困難，難度越高，武器的殺傷力越低，而敵人的血量越多。 《戰慄時空》內有多種武器，其中鐵撬是該遊戲的代表性武器，可用來攻擊和清除擋路物。遊戲亦有大量傳統武器，如格洛克17手槍、SPAS-12戰鬥霰彈槍、掛載有榴彈發射器的HK MP5衝鋒鎗、Colt Python .357 Magnum左輪手槍、火箭炮，還有一些奇特武器如十字弓、異形武器、磁軌炮和膠子槍。