Max Payne 3 - третя основна гра серії, дія якої відбувається через кілька років після подій попередніх частин. Після роботи в якості агента УБН і детектива поліції Нью-Йорка головний герой Макс Пейн переїжджає з Хобокена, штат Нью-Джерсі, в Сан-Паулу, Бразилія. У пошуках нового життя і щоб залишити своє минуле позаду, він працює в приватній охороні Родріго Бранко. Коли дружина Бранко Фабіана потрапляє в полон до вуличної банди під час вечірки на даху, Пейн вирушає на її порятунок, але події швидко виходять з-під контролю. Він все ще багато п'є, і хоча намальовані панелі коміксів більше не присутні, кадри все ще включають в себе вигляд панелей і тепер продовжують історію, використовуючи внутрішній ігровий движок з характерним внутрішнім голосом діалогу та елементами фільму-нуар. На півдорозі гри Пейн також змінює свій типовий костюм або плащ на бородатий, коротко стрижений образ у сорочці. У порівнянні з попередньою грою і через локацію візуальні ефекти також часто набагато яскравіші.
Гра виконується як шутер від третьої особи, де Пейн часто переважає за чисельністю ворогів. Щоб вижити, дуже важлива головна механіка серії - "час кулі". Активація цього механізму уповільнює час і дозволяє Пейну стрибати, ухилятися, стріляти і фіксуватися на кількох ворогах поспіль, щоб знищити їх. Його довжина визначається смужкою праворуч, яка потребує певного часу, щоб знову заповнитися. Перебуваючи в приземленому положенні після стрибка, Макс залишається в цьому положенні і може швидко стріляти в будь-якому напрямку. Переможені супротивники залишають після себе зброю, яку можна обміняти або спорожнити для отримання додаткових патронів. Можна зібрати кілька видів зброї і через радіальне меню швидко вибрати іншу зброю. Пейн також може володіти двома пістолетами, а також використовує дробовики та автоматичну зброю. Ігровий процес включає в себе механіку укриття, де укриття можна шукати практично біля будь-якого об'єкта. З цієї безпечної позиції можна прицілитися і вистрілити або вистрибнути. Щоб вижити, укриття потрібно використовувати постійно, а для швидкого знищення ворогів часто потрібні специфічні частини тіла, такі як постріли в голову. Рівень здоров'я відображається у вигляді окресленої фігури праворуч. Коли Макс отримує поранення, вона заповнюється червоним кольором. Щоб не померти, він повинен взяти і проковтнути знеболюючі, які поставляються в невеликих кількостях.
Певні об'єкти в оточенні можна досліджувати на предмет підказок, а миготливі кнопки можна вистрілити, щоб відкрити двері та ворота. Для кінематографічного ефекту передбачена камера кулі, яка слідує за снарядом до моменту удару. Гравець може вручну уповільнити камеру і повернути її, а потім продовжити зйомку. Не вся історія розповідається в хронологічному порядку. Деякі частини відтворюються з флешбеків, а поруч з такими локаціями, як ресторани, клуби, дахи, доки, готелі і фавели, є послідовності, де Макс стріляє з вертольота або перебуваючи на човні, що мчить по річці. Часто кат-сцени плавно переходять в ігрові сцени. Крім основних цілей, стиль стрільби винагороджується досягненнями, а опціональні золоті деталі зброї можна збирати в набори. Основний сценарій доповнюється аркадним режимом, а режим New York Minute розблоковується після проходження гри один раз.
Мультиплеєр є абсолютно новим для серії. Окрім звичайних смертельних поєдинків, у ньому є командний режим Gang Wars, який базується на отриманні досвіду, використанні перків, визначенні індивідуальних розкладок тощо. Ігри включають в себе варіанти захоплення та утримання та захоплення прапора. Також у грі реалізована механіка часу кулі, активація якої впливає на всіх супротивників, що знаходяться в зоні видимості персонажа. Екіпажі, створені через соціальний клуб Rockstar, можна переносити в різні ігри.