SteamWorld Dig est un jeu de plateforme en 2D axé sur l'extraction de ressources et de minerais. Le but du jeu est d'explorer les mines situées sous la vieille ville western de Tumbleton afin de percer les secrets qui s'y cachent. Le joueur incarne Rusty, équipé d'une pioche, mais il a la possibilité d'améliorer ses outils de creusage au fur et à mesure de sa progression dans le jeu. Outre la santé, le joueur a également besoin de charbon pour s'éclairer et d'eau pour bénéficier de capacités spéciales.
SteamWorld Dig comporte des éléments de plateforme dans la mesure où le joueur court, saute et affronte des ennemis, mais l'objectif principal reste l'exploitation minière. Cela signifie que le joueur construit – ou plutôt déconstruit – le monde du jeu et crée ainsi des plateformes. Le joueur collecte des ressources et d'autres ressources cachées qui peuvent être ramenées à la surface et échangées contre de l'argent. À mesure que le joueur progresse dans le jeu, de nouvelles capacités so