Battlefield 3 является прямым продолжением игры Battlefield 2 2005 года и 11-й по счету частью франшизы Battlefield. Созданная на движке Frostbite 2, игра Battlefield 3 призвана обеспечить быстрый темп командного сетевого многопользовательского режима, на котором серия сделала себе имя, а также впервые в нумерованных играх Battlefield появилась настоящая одиночная кампания и впервые в нумерованных и не нумерованных играх Battlefield - кооперативный режим. В игре также появилась функция Battlelog - браузерный сервис, предоставляющий подробную статистику по отдельным солдатам, например, соотношение побед и поражений, их любимое оружие, точность стрельбы и т. д. Battlelog также позволяет игрокам создавать взводы, которые, в отличие от кланов, отслеживают статистику объединенной группы, позволяют проводить схватки, голосовую связь и вечеринки, на которых друзья и члены взводов по возможности объединяются в отряды. Игра также запускается из Battlelog, хотя настройки изменяются в игре.
Действие кампании разворачивается в недалеком будущем 2014 года, в которой игроки берут на себя роль старшего сержанта Генри Блэкберна и иногда других членов его отряда из 5 человек. Большую часть сюжета Блэкберна допрашивают на предмет осведомленности о нападении на Нью-Йорк, поэтому миссии проходят в виде разрозненных флэшбэков, в которых Блэкберн рассказывает о своей встрече с PLR - опасной террористической организацией, которая может охотиться за химическим и ядерным оружием. Кампания проходит как большинство других шутеров: игрок использует различное оружие, чтобы уничтожить врагов и дойти до конца каждого сценария, в чем ему часто помогают компаньоны с искусственным интеллектом. Кампания предлагает некоторое разнообразие, позволяя игроку иногда ездить на танках, самолетах и вертолетах, но в отличие от многопользовательской игры, игроку редко выпадает шанс управлять этими машинами.
Многопользовательский набор содержит Conquest, классический режим Battlefield, в котором команды соревнуются за контроль над различными точками на карте и опустошение билетов вражеских команд; Rush, в котором атакующие пытаются уничтожить станции M-Com, а защитники должны уменьшить количество билетов до 0, чтобы победить; Team Deathmatch, что само собой понятно, и отрядный вариант Rush и Deathmatch, в котором отдельные отряды пытаются захватить станции M-Com для себя или уничтожить другие отряды. Как и в прошлых играх Battlefield, здесь есть несколько классов. Штурмовой класс использует штурмовые винтовки и носит с собой аптечки и дефибрилляторы для лечения и оживления товарищей по команде, соответственно. Класс поддержки использует легкие пулеметы и носит с собой боекомплекты для пополнения запасов и C4, с помощью которого можно уничтожать танки и разрушать здания. Класс инженеров использует пистолеты-пулеметы, имеет подствольный фонарь для ремонта машин и ракетную установку для их уничтожения. И, наконец, класс "Разведчик" вооружен дальнобойными винтовками и использует детекторы движения и мобильные точки спавна, чтобы обнаруживать врагов и позволять друзьям появляться в любом месте карты. Все классы могут открывать новые приспособления и специализации, каждое оружие также имеет дерево разблокировки, которое открывает специфические предметы в зависимости от того, как часто и насколько хорошо использовалось конкретное оружие. То же самое относится и к транспортным средствам, которые состоят из танков, IFV, бронетранспортеров, хаммеров, джипов, вертолетов и вернувшихся из Battlefield 2 реактивных самолетов.