Worms: Ultimate Mayhem est un jeu de stratégie au tour par tour en 3D qui regroupe le contenu de Worms 3D et de Worms 4: Mayhem. Le passage à la 3D apporte de nouvelles mécaniques et options tactiques par rapport aux précédents titres en 2D.

Le jeu comprend plus de 70 missions et défis en solo, ainsi qu'un mode multijoueur local et en ligne pouvant accueillir jusqu'à quatre joueurs dans cinq modes différents. Il propose des environnements entièrement destructibles, des options de personnalisation des personnages et des armes, et prend en charge les succès Steam.

Cette version inclut également des graphismes améliorés, des optimisations du gameplay et du contenu supplémentaire, combinant des éléments des deux jeux précédents de la série.