Battlefield 3 є прямим продовженням Battlefield 2 2005 року і 11-ю частиною франшизи Battlefield. Працюючи на движку Frostbite 2, Battlefield 3 має на меті забезпечити швидкий темп, командну багатокористувацьку мережеву гру, яка зробила серії ім'я, а також першу справжню однокористувацьку кампанію в пронумерованій грі Battlefield, і вперше в будь-якій грі Battlefield, пронумерованій чи ні, є кооперативний режим. У грі також з'являється функція Battlelog - браузерний сервіс, який надає детальну статистику по окремих солдатах, таку як співвідношення перемог і поразок, улюблена зброя, точність стрільби і так далі. Battlelog також дозволяє гравцям створювати взводи, які не відрізняються від кланів, що відслідковують статистику об'єднаної групи, дозволяє проводити перестрілки, голосовий зв'язок та вечірки, які намагатимуться об'єднати друзів та членів взводу в загони, якщо це можливо. Гра також запускається з Battlelog, хоча в грі змінюються налаштування.
Кампанія розгортається в недалекому майбутньому 2014 року, в якому гравці беруть на себе роль старшого сержанта Генрі Блекберна та іноді інших членів його загону з 5 чоловік. Більшу частину сюжету Блекберна допитують про те, що йому відомо про напад на Нью-Йорк, і тому місії відбуваються у вигляді розрізнених спогадів, коли Блекберн розповідає про свою зустріч з НОАК - небезпечною терористичною організацією, яка, можливо, полює за хімічною та ядерною зброєю. Кампанія схожа на більшість інших шутерів: гравець використовує різноманітну зброю для знищення ворогів і просувається до кінця кожного сценарію, часто з допомогою ШІ-компаньйонів. Кампанія пропонує деяку різноманітність, час від часу дозволяючи гравцеві сісти в танки, літаки та гелікоптери - але, на відміну від мультиплеєра, гравець рідко отримує шанс сісти за кермо цих транспортних засобів.
Багатокористувацький пакет містить Conquest, класичний режим Battlefield, в якому команди змагаються за контроль над різними точками на карті і виснажують бали команди супротивника, Rush, в якому нападники намагаються знищити станції M-Com, а захисники повинні зменшити свої бали до 0, командний Deathmatch, який не потребує пояснень, і варіацію Rush і Deathmatch на основі Squad, в якій окремі загони намагаються захопити станції M-Com для себе або знищити інші загони. Як і в попередніх іграх серії Battlefield, тут є кілька класів. Штурмовий клас використовує штурмові гвинтівки і має при собі аптечки та дефібрилятори, щоб лікувати та оживляти товаришів по команді відповідно. Клас "Підтримка" використовує легкі кулемети і носить пакети з боєприпасами для поповнення запасів товаришів по команді та C4, які можна використовувати для знищення танків або руйнування будівель. Клас "Інженер" використовує пістолети-кулемети, має паяльну лампу для ремонту машин і ракетну установку для їх знищення. Нарешті, клас Розвідник має далекобійні гвинтівки і використовує детектори руху та мобільні точки відтворення, щоб виявляти ворогів і дозволяти союзникам відтворюватися в будь-якій точці мапи. Всі класи можуть розблокувати нові гаджети та спеціалізації, кожна зброя також має дерево розблокування, яке розблоковує конкретні предмети зброї залежно від того, як часто і наскільки добре вона використовувалася. Те ж саме стосується транспортних засобів, які складаються з танків, БМП, бронетранспортерів, хаммерів, джипів, гелікоптерів і повертаються з Battlefield 2 - реактивних літаків.