Shadow Complex presenteres i 2.5D-format; Spillverdenen er fullstendig tredimensjonal, men spilleren kan bare bevege seg i to dimensjoner, og simulerer miljøet til et klassisk siderullende videospill. Fiender kan imidlertid bevege seg i alle retninger, og autosikting brukes for å la spilleren skyte mot fiender eller objekter i nærheten både innenfor og utenfor 2D-planet. Spilleren kan bruke den riktige kontrollpinnen til å sikte med et lasersikte. Gameplay i Shadow Complex ble inspirert av Super Metroid og Castlevania: Symphony of the Night. Spillingen tar mange signaler fra Metroid: spilleren kan bevege seg fritt gjennom den ekspansive spillverdenen, beseire fiender med en rekke våpen, og når de overvinner utfordringer, får de nye evner og våpen som lar dem nå nye områder. Spillet belønner spilleren med erfaringspoeng når de fullfører mål og beseirer fiender. Spilleren kan få erfaringsnivåer, og hvert nivå øker karakterens grunnleggende egenskaper. Disse erfaringsnivåene gir spilleren ferdigheter som forbedret skuddpresisjon eller skademotstand. Spesielle belønninger som å avsløre hele kartet og ubegrenset spesialammunisjon gis på spesifikke nivåer. Når spilleren starter et nytt spill, vil de miste alle våpnene og gjenstandene de har skaffet seg, men vil beholde karakterens erfaringsnivå og eventuelle fordeler de allerede har mottatt fra den opplevelsen. I tillegg til hovedkampanjen er en rekke utfordringsnivåer, kalt "Proving Grounds", tilgjengelige, som vanligvis krever at spilleren kommer seg til utgangen av et rom med et begrenset sett med gjenstander og helse. Spillere rangeres basert på fullføringstidspunkt og eventuelle scoringsmål når de fullfører nivået. Poeng og annen statistikk fra hovedkampanjen og treningsgruppen spores via online leaderboards. En remasteret versjon og port ble annonsert under 215 Game Awards, som skal utgis for PS4, Xbox One, PC.