Lego Marvel Super Heroes - це екшн-гра, що об'єднує близько півтори сотні героїв і лиходіїв Marvel з кількох франшиз Marvel, де гравець керує добрими, щоб врятувати Землю від команди злих (на чолі з Галактусом, також відомим як Пожирач світів); все в манері пригод LEGO з блочним мультяшним візуальним стилем і геймплеєм.
Ігровий світ складається з Манхеттена як досліджуваного відкритого світу і центру гри - включаючи відомі локації Marvel, такі як штаб-квартира Marvel - плюс серія самостійних рівнів сюжетного режиму, розташованих за межами Землі, в світах Асгард, Біфрост і астероїд М. У пов'язані з Marvel будівлі Нью-Йорка можна увійти, і для кожного з них є сюжетна лінія, яку розповідає Дедпул.
На початку гри доступними персонажами є Залізна людина і Халк, незабаром до них приєднується Людина-павук. Інші персонажі стають доступними в міру проходження гри, а ще інші - за збір золотих цеглинок. Золоті цеглинки можна знайти, досліджуючи Манхеттен, виконуючи там побічні завдання, а також рівні сюжетного режиму: за них відкриваються додаткові персонажі і бонусні рівні. Додаткове екіпірування та транспортні засоби можна отримати, знайшовши жетони персонажів і жетони транспортних засобів на Манхеттені. Іншими предметами колекціонування є міні-комплекти, цеглинки Дедпула (за допомогою яких можна отримати деякі бонуси та додаткові можливості). Деякі персонажі доступні за допомогою купівлі DLC Super Pack та Asgard Pack (перші, взяті з фільму Marvel "Тор: Темний світ", також були доступні як бонус за попереднє замовлення), які можна придбати на Xbox LIVE, PS Store та ПК. Всього в грі доступно близько 150 персонажів, більше 100 з яких потрібно розблокувати. Всі вони мають власні Суперсили, що стосуються можливості взаємодії з навколишнім середовищем, та Суперрухи, що стосуються того, як можна перемогти ворогів.
Всі ігрові діалоги озвучені акторським складом з 27 осіб. На Wii U в гру можна грати без телевізора, за допомогою функції GamePad off-tv play. У режимі для двох гравців один з двох гравців може використовувати дисплей GamePad, а інший - дисплей телевізора, таким чином уникаючи розділення екрану.