Lego Marvel Super Heroes - это экшен, объединяющий около полутора сотен героев и злодеев из нескольких франшиз Marvel, в котором игроку предстоит управлять добрыми героями, чтобы спасти Землю от команды злых (во главе с Галактусом, также называемым Пожирателем миров); все в стиле приключений LEGO - блочный мультяшный визуальный стиль и геймплей.
Игровой мир состоит из Манхэттена, который является открытым миром и центром игры, включая известные места Marvel, такие как штаб-квартира Marvel, а также серии самостоятельных уровней сюжетного режима, расположенных за пределами Земли, в мирах Асгард, Бифрост и Астероид М. В здания Нью-Йорка, связанные с Marvel, можно войти, и для каждого из них есть своя сюжетная линия, рассказанная Дэдпулом.
В начале игры доступными игровыми персонажами являются Железный человек и Халк, к которым вскоре присоединяется Человек-паук. Другие персонажи становятся доступны при продвижении по игре, а третьи - при сборе золотых кирпичей. Золотые кирпичи можно найти, исследуя Манхэттен, выполняя побочные задания там, а также на уровнях сюжетного режима: с их помощью открываются дополнительные персонажи, а также бонусные уровни. Дополнительные наряды и транспортные средства можно получить, добывая жетоны персонажей и жетоны транспортных средств на Манхэттене. Другие коллекционные предметы - это миникиты, кирпичи Дэдпула (с их помощью можно получить некоторые бонусы и дополнительные возможности). Некоторые персонажи доступны при покупке DLC Super Pack и Asgard Pack (первые, взятые из фильма Marvel "Тор: Темный мир", также были доступны в качестве бонуса перед заказом), которые можно приобрести в Xbox LIVE, PS Store и на ПК. Всего в игре около 150 играбельных персонажей, более 100 необходимо разблокировать. Все они обладают собственными суперспособностями, позволяющими взаимодействовать с окружающей средой, и суперприемами, позволяющими побеждать врагов.
Все внутриигровые диалоги озвучены командой из 27 человек. На Wii U в игру можно играть без телевизора, благодаря функции GamePad off-tv. В режиме двух игроков один из них может использовать дисплей GamePad, а другой - дисплей, что позволяет избежать разделения экрана.