Titanfall - це багатокористувацький шутер від першої особи, в якому одночасно можуть грати до дванадцяти гравців. Дія гри розгортається на зруйнованій війною планеті з двома фракціями (Міжзоряна виробнича корпорація (IMC) і Ополчення), в ній відбуваються битви між пілотами, які йдуть пішки або сідають в великі міхи типу "Титан". У грі можна грати в шести ігрових режимах: Attrition (командний deathmatch з рятувальниками заручників проти викрадачів), Capture the Flag, Hardpoint (захоплення і утримання трьох локацій), Last Titan Standing (перемагає останній залишився в живих гравець, всі гравці починають на Титані) , Pilot Hunter (очки команді нараховуються за вбивство пілотів, а не Титанів - в кінці матчу є епілог, де респауни відключені, і програла команді потрібно дістатися до точки евакуації / дирижабля, щоб отримати додаткові очки досвіду) і Variety Pack (суміш всіх режимів гри ). Також є режим кампанії для кожної фракції з сумішшю різних режимів гри і шматочками історії між кожною місією.
Гра проходить в швидкому темпі, а під час пішого польоту пілоти можуть стрибати по стінах і з'єднувати стрибки в стилі паркуру, використовуючи пояс з реактивним двигуном. У загальній грі гравці починають з вибору типу пілота. Серед доступного зброї - штурмові гвинтівки, SMG, дробовики, снайперські гвинтівки і розумні пістолети. Під час матчу таймер відраховує час (зазвичай три хвилини) до того моменту, коли можна буде розгорнути Титана. Таймер можна скоротити, вбиваючи інших гравців. Коли Титан падає з неба, пілот може піднятися на його борт. При грі за Титана руху зовсім інші, але вони все одно маневрені. Наприклад, подвійний стрибок пілота замінений на ривок, так як Титан не може стрибати, присідати або шукати укриття. У Титана зовсім інша зброя, і він набагато сильніше, щоб битися з іншими Титанами. Він може катапультуватися в будь-який момент, коли його атакують, і можна віддавати команди, щоб він стежив за вами або охороняв вас. Інші гравці можуть спробувати взяти гравця на абордаж і викинути його. Їх можна відобразити, активувавши електричний дим. Крім того, у Титана є особливі здібності, такі як блокування вихору, що дозволяє зупиняти входять снаряди, збирати їх і повертати в повітрі. Також можна розчавити пілотів. При знищенні Титана запускається новий таймер зворотного відліку.
Серед інших ігрових елементів - карти опіків (до трьох за матч) для тимчасового посилення енергії і керовані штучним інтелектом міньйони трьох типів: grunts, marvins і spectres. У грі є система постійного досвіду, і пілоти можуть підвищувати свій рівень. Це впливає, наприклад, на спорядження як пілотів, так і Титанів перед кожним матчем. У доступних слотах для пілотів можна вибрати основна зброя з модами і / або насадками, зброю проти титанів, зброю на стороні, тактичні здібності (наприклад, маскування, стим або активний радарний імпульс) і комплекти зі специфічними здібностями для різних рівнів. Для Титана спорядження складається з шасі, основна зброя з модом, тактичної здатності, протитанкової зброї та різних комплектів.