No Man's Sky - це гра про космічні дослідження і виживання, в якій гравець досліджує величезний, майже нескінченний всесвіт. Починаючи з більш ніж 18 квінтильйонів планет, перед гравцем в першу чергу ставиться завдання зібрати необхідні матеріали для ремонту і запуску свого корабля в космос. Звідти гра повністю відкрита, хоча кінцева мета – дістатися центру галактики. Дорогою гравці можуть видобувати рідкісні та цінні елементи, каталогізувати життя тварин і рослин, шукати руїни та інопланетні артефакти, а також спілкуватися та торгувати предметами та ресурсами з кількома інопланетними фракціями, що населяють всесвіт. Вони можуть займатися піратством, знищуючи інші кораблі. Гравці використовують ресурси, отримані від цих дій, для створення покращень для свого костюма, корабля та мультитулів.
Кожна планета, яку відвідує гравець, генерується процедурно, зі своїми умовами довкілля, елементами, тваринним та рослинним світом. Гравці повинні оновити та налаштувати свій костюм, щоб адаптуватися до іноді ворожого середовища. Наприклад: холодні планети вимагатимуть від гравця оснастити свій костюм нагрівальним механізмом. При відвідуванні незвіданої планети або каталогізації нового виду гравці можуть давати їм будь-які імена — ці імена побачать інші гравці, якщо вони дістануться того місця, хоча шанси на це дуже малі.