Alien Storm er en siderullende beat 'em up. Spillet ligner Golden Axe, med en lignende kunstnerisk stil, tre spillbare karakterer (en mann, en kvinne og en nyhetskarakter) og spesialangrep for pick-up eller power-up. Spilleren (bare én spiller på Master System-versjonen, opptil to spillere på Mega Drive-versjonen, tre på arkadeversjonen) velger fra de tre forskjellige karakterene for å ta fatt på et oppdrag for å redde jorden fra en invasjon av romvesen. Alle Busters er spillbare fra begynnelsen av spillet. Det er 6 oppdrag å fullføre (8 i Mega Drive-versjonen) med flere stadier, og hvert oppdrag har spilleren til å sprenge romvesener, fra gatene til moderskipet, hvor mor til alle romvesener kan bli funnet. Denne oppgaven blir stadig vanskeligere for hvert nye oppdrag, og romvesenene er i stand til å gjemme seg inne i gjenstander som planter, postkasser, søppelbøtter, trommer og andre gjenstander. Hvert oppdrag har et mål som å redde mennesker eller ødelegge en UFO. Når du har å gjøre med noen romvesener, vil det dukke opp flygende hoder, som kan skytes for å samle liv eller energi. Energi brukes spesifikt til å drive de energibaserte angrepene til spillerens våpen (som flammer eller elektrisitet) og til å bruke de mye kraftigere spesialvåpnene. I et lignende format som andre tidlige Sega-arkadespill, har hver karakter ubegrenset bruk av forskjellige kortdistanseangrep, det vil si slag, spark. Sammen med disse standardangrepene har hver karakter sitt eget individuelle våpen (Garths våpen som skyter lyn er erstattet med et flammevåpen i Master System-versjonen). Spesielle angrep er også inkludert, og varierer avhengig av karakteren som ble valgt ved starten av spillet. For eksempel tilkaller Garth et romskip fra det amerikanske luftvåpenet som slipper bomber over gaten (i Master System-versjonen har han Karens spesial, et ballistisk missilangrep). Scooter vil teleportere ut av sin nåværende plassering og etterlate en serie bomber som vil eksplodere når romvesener dukker opp, hvoretter han vil dukke opp igjen (i Mega Drive-versjonen eksploderer han bare og etterlater hodet, som hans nye kropp returnerer for å hente). Karen kaller ned et kjernefysisk missil, som brenner hver fiende på skjermen. En stor mengde energi tømmes imidlertid ved å bruke hver karakters spesialangrep, og kan ikke brukes hvis energien til spillerens karakter er for lav. Det er få sjefer i spillet. Arkadeoriginalen har bare en enkelt sjef som har tre forskjellige former. Mega Drive-porten har to av disse formene som to separate sjefer. På slutten av hvert oppdrag skifter det siderullende spillingen til enten et skytegalleriperspektiv der spilleren må ta ut romvesenene som dukker opp fra forskjellige steder, lik bonusstadiene til Shinobi og Shadow Dancer, begge også av Sega, eller en løpeseksjon som ligner på siderullingsmodusen, men spiller som et horisontalt skytespill i stedet med prosjektilvåpen.