Metroid Prime - это игра в жанре экшен-приключения, в которой игроки управляют протагонистом Самус Аран от первого лица, в отличие от предыдущих игр серии Metroid, с элементами от третьего лица, используемыми для режима Morph Ball. Геймплей включает в себя решение головоломок для раскрытия секретов, прыжки по платформам и стрельбу по врагам с помощью механизма lock-on, который позволяет вести круговой обстрел, не отрывая при этом глаз от врага.
Самус должна путешествовать по миру Таллона IV в поисках двенадцати артефактов Чозо, которые откроют путь к кратеру от падения метеорита Фазон, и одновременно собирать бонусы, которые позволят ей достичь новых областей.