Halo 3 er et skytespill hvor spillere først og fremst opplever spilling fra et førstepersonsperspektiv. Mye av spillingen foregår til fots, men inkluderer også segmenter fokusert på kjøretøykamp. Balansen mellom våpen og gjenstander i spillet ble justert for bedre å overholde "Golden Triangle of Halo": dette er våpen, granater og nærkampangrep, som er tilgjengelige for en spiller i de fleste situasjoner. Spillere kan bruke to våpen, og gi avkall på bruk av granater og nærkampangrep til fordel for den kombinerte ildkraften til to våpen. Mange våpen tilgjengelig i tidligere deler av serien kommer tilbake med mindre kosmetiske og kraftmessige endringer. I motsetning til tidligere avdrag, er spillerens sekundære våpen synlig på spillermodellen, i hylster eller slengt over spillerens rygg. Halo 3 introduserer «støttevåpen», som er tungvinte tohåndsvåpen som bremser spilleren, men som til gjengjeld tilbyr kraftig økt ildkraft. I tillegg til våpen inneholder spillet en ny klasse utstyr kalt utstyr; disse elementene har ulike effekter, alt fra defensive skjermer til skjerming av regenerering og bluss. Kun ett utstyr kan bæres om gangen. Spillets kjøretøykomponent har blitt utvidet med nye kjørbare og AI-bare kjøretøy.