Sunset Overdrive - это экшен с открытым миром, действие которого происходит в мегаполисе Сансет-Сити в 2027 году. Игрок - сотрудник корпорации FizzCo. На большой вечеринке по случаю выпуска нового энергетического напитка Overcharge Delirium XT этот напиток превращает всех в мутировавших монстров. После создания персонажа игрок сразу же бросается в бой. Мутанты, которых называют OD - Overcharge Drinkers, заполонили город, и вам нужно найти дорогу обратно в свою квартиру. Семнадцать дней спустя весь город превратился в апокалиптическую, но яркую и красочную пустошь. Пройдя через ряд выживших, вы в конечном итоге оказываетесь вовлечены в различные миссии и квесты для различных фракций с большим количеством перемещений по городу.
Технически игра может быть пройдена как шутер, но игра различными способами поощряет вас постоянно находиться в движении. Персонаж может взбегать по стенам или делать пробежки по стенам, скользить над водой и совершать высокие прыжки. Помимо рельсов и линий, висящих в воздухе, для передвижения с большой скоростью можно использовать множество поверхностей. Во время шлифовки в воздухе можно быстро переходить на другие рельсы, давать задний ход и превращаться из обычной шлифовки в недошлифовку, висящую на крюке. Это сочетается со стрельбой по врагам. Многие плоские поверхности служат в качестве опорных площадок, позволяя быстро подняться в воздух. Этот акробатический вид передвижения просто необходим, так как группы врагов часто бывают очень большими. На земле можно уворачиваться, прыгать и перемещаться. Для получения дополнительной скорости используются воздушные рывки или ускорения.