Melon Simulator назначает игрокам роль члена подразделения Melon Inc. Containment Unit, действующего с видом от первого лица. В рамках симуляции геймеры действуют в одиночку или объединяются в отряды до 4 человек для противостояния последствиям системного сбоя. Главная задача — выжить в условиях песочницы, отбиваясь от постоянно растущей орды оживших дынь.

Геймплей сфокусирован на рукопашных стычках с реалистичной физикой, позволяющей хватать, бить и швырять врагов и различные объекты. С течением времени число и агрессивность дынных противников увеличиваются, испытывая на прочность отряд. Боевая механика в тайтле Melon Simulator разрешает применять в качестве оружия практически любой незакрепленный предмет. Для уничтожения наступающих целей можно находить и использовать катаны для разрезания, доски с шипами для прокалывания и металлические биты для оглушения.

Бытовые вещи вроде картин, колонок и даже ошметков поверженных дынь легко превращаются в орудия нападения, используемые для метания или прямого контакта. Упор на импровизацию — ключевой элемент для долгого противостояния орде, а всемирная таблица рекордов фиксирует время выживания, создавая соревновательный игровой процесс. Встроенный редактор локаций выводит проект за рамки стандартных сценариев. Данная функция предоставляет инструментарий для самостоятельного создания уникальных карт и боевых арен с нуля. Созданными работами можно делиться с сообществом, обеспечивая постоянный приток новых локаций для изучения.