DOOM - це перезавантаження серії шутерів від першої особи, що складається з трьох частин, доступ до яких здійснюється і завантажується окремо з головного меню: однокористувацької кампанії, мультиплеєра з різними ігровими режимами і редактора SnapMap, в якому можна створювати власні карти і режими гри та ділитися ними. Хоча багато елементів серії були переглянуті, основна увага в цій частині приділяється швидкому геймплею, заснованому на русі, боях з перемиканням між різними комбінаціями зброї, і жорстокому геймплею з брутальними фіналами, більш схожим на перші ігри. У порівнянні з DOOM³, локації стали ширшими, більше уваги приділяється вертикальності та винагороджується наступальний підхід, відкинувши повільний аспект жаху, заснований на переляку.
Однокористувацька кампанія складається з тринадцяти рівнів. Дія розгортається на Марсі на дослідницькому об'єкті аерокосмічної корпорації Union Aerospace Corporation (UAC). Об'єкт зміг вирішити енергетичну кризу на Землі, спрямувавши енергію з Пекла в поновлюване джерело енергії під назвою Аргентинська енергія. Потік контролюється за допомогою будівництва Аргентинської вежі, яка одночасно використовує енергію і забезпечує портал безпосередньо в Пекло. Коли персонаж гравця, іменований Моряком Долі, прокидається у в'язниці, схожій на саркофаг, повноцінне вторгнення з Пекла вже триває. Початкова мета - відбити вторгнення за допомогою керівника досліджень UAC Семюеля Хейдена (Samuel Hayden). Пізніше акцент зміщується на зупинку Олівії Пірс, яка очолює культ, що хоче використати енергію Аргентинської вежі, щоб провести через портал всі демонічні армії. Дія гри відбувається в дослідницькому центрі та в пеклі.
Типове пересування включає (подвійні) стрибки та присідання. На багато об'єктів можна піднятися і за допомогою стрибків можна повиснути на виступах і швидко піднятися вгору. Після придбання костюма претора на ранньому етапі, багато типів модернізацій розблоковуються поступово, збираючи жетони. Категорії апгрейдів костюма включають стійкість до навколишнього середовища, технологію сканування місцевості (також впливає на 3D-автомап), систему спорядження, ефективність перезарядки і спритність. Зброя, така як плазмова гармата, дробовик, важка штурмова гвинтівка, ракетниця, блискавка і т.д., може бути покращена за різні бали, які також заробляються під час бою. Крім того, для модифікації зброї можна використовувати плаваючі безпілотники бойової підтримки, які часто додають додаткові режими стрільби. Окрім звичайного вибору, доступ до всієї зброї можна отримати безпосередньо через колесо управління зброєю, при цьому час сповільнюється. Існує ще одна система модернізації, де стрибки напруги, знайдені на локаціях, використовуються для постійного оновлення максимальної кількості здоров'я, броні та боєприпасів. У кодексі зберігаються записи про монстрів, зброю, артефакти та оточення. Багато типових для серії монстрів повертаються в оновленому вигляді.