Rozgrywka Deadly Premonition to komputerowa gra przygodowa z otwartym światem zawierająca elementy gier typu survival horror i RPG. Gracz ma możliwość swobodnej eksploracji miasteczka Greenvale oraz wybierania wydarzeń, w których chce uczestniczyć, włączając w to sekwencje obowiązkowe popychające fabułę gry do przodu. Postacią gracza w produkcji jest agent York, który kontrolowany z perspektywy trzeciej osoby przemierza miasto, rozmawia z innymi postaciami, zbiera i wykorzystuje wyposażenie, np. broń dystansową i do walki wręcz oraz przedmioty przywracające zdrowie. Za różne działania, takie jak wykonywania zadań i zabijanie przeciwników, otrzymuje pieniądze, traci je natomiast za słabe rezultaty. York może poruszać się po otoczeniu pieszo bądź samochodem w celu szybkiego przebycia dużych odległości. Samochody zużywają paliwo, które bohater musi uzupełniać, kupując je na stacjach, a także są podatne na uszkodzenia, co może doprowadzić do zepsucia pojazdu i konieczności jego naprawy. Sam York musi regularnie jeść i spać, jak też golić się i zmieniać ubranie.