Promethium отправляет экспериментальный истребитель против приближающейся армады, оставляющей за собой разрушительный след. Задача — остановить флотилию до ее прибытия на Землю, для чего корабль игрока пролетает над массивными флагманами под защитой силовых полей. Чтобы отключить эти барьеры, необходимо зависать над каждым источником поля для инициации взлома. После деактивации всех защитных установок на вражеское судно передается команда самоуничтожения, приводящая к его взрыву и зачистке сектора.

Крупные суда армады постоянно охраняются флотом истребителей, погружая геймера в напряженную боевую обстановку. Уничтожение этих мелких противников сопровождается выпадением силовых капсул, служащих валютой для покупки атакующих и защитных апгрейдов. Игровой процесс в Promethium тесно связывает эту систему сбора и трат с основным действием. Перечень доступных бонусов отображается внизу экрана, а готовый к приобретению вариант подсвечивается оранжевым.

Каждая подобранная капсула открывает доступ к следующему улучшению в списке, предлагая разнообразный инструментарий. Эти бонусы обладают уникальными свойствами и ограничениями: одни одноразовые, другие активируются многократно, а третьи дают временные преимущества. Такая механика позволяет выстраивать различные комбинации, необходимые для преодоления нарастающей сложности этапов. Эта игра черпает вдохновение в классике с Commodore 64 и аркадных автоматов.