Uncanny Valley – это хоррор-игра с элементами выживания. Помимо традиционных механик исследования и решения головоломок, игровой процесс включает в себя экшен-сцены, где игроку предстоит столкнуться лицом к лицу с противником. Главный персонаж – это ночной охранник Том, пытающийся на своей работе спрятаться от преследователей, которые желают ему смерти.

Казалось бы, простая и нудная работа не может преподнести ему сюрпризов, но во время обходов здания Том случайно начинает погружаться в полную загадок и тайн историю здания, которое до кризиса 2013 года служило офисом для научно-исследовательской лаборатории. Геймплей заключается в отдельных игровых сессиях, которые длятся по пять игровых дней, что занимает 2 часа у игрока). Для отсчета времени существует таймер, который не отключается даже во время чтения документов и взаимодействия с интерактивными объектами.

Несмотря на то, что каждое решение игрока может внезапно приблизить развязку, 5 день всегда становится решающим – концовка прямиком будет зависеть от того, что успел сделать Том. Нелинейность – главная сюжетная особенность Uncanny Valley. Огромные локации, нетривиальные подходы к решению головоломок, а также вариативность использования особых предметов – каждый из этих пунктов обусловливает, какая из 7 концовок случится.