LittleBigPlanet - это платформер-головоломка, в которой игрок управляет мальчиками-сэкбоями. Персонажи отправляются в приключение по уровням с различными темами и настройками, пытаясь добраться до конца каждого уровня живыми. Платформер полностью основан на физике, где сэкбои могут толкать или тянуть предметы, или вообще манипулировать ими с помощью своего движения или веса. Помимо бега, прыжков, толкания и тяги, необходимо также научиться хвататься за висящие предметы и раскачиваться на них, чтобы преодолеть некоторые препятствия и ловушки.
В игру могут одновременно играть до четырех игроков, при этом некоторые головоломки требуют участия нескольких игроков. Уровни состоят из трех плоскостей: переднего, среднего и заднего плана, по которым можно перемещаться.
Помимо основной игры, включающей около 50 уровней, большая часть посвящена созданию пользовательского контента. Игроки могут создавать свои собственные уровни и придумывать пользовательские правила. Объекты, используемые для создания уровней, в значительной степени основаны на характеристиках материалов реального мира, эмулируемых физическим движком.
В ходе прохождения уровня можно собирать наклейки (в основном в декоративных целях) или новые предметы, используемые для наряжения мальчиков-мешков или для включения в собственные уровни игрока. Созданным пользователем контентом можно делиться через PlayStation Network.