Как и оригинал, XCOM: Enemy Unknown делится на две составляющие — глобальная стратегия (Geoscape из классической UFO) и тактические операции (Battlescape из классической UFO).
Игроку предоставляется центральная база XCOM, с которой осуществляется стратегическое руководство организацией: наблюдение за действиями пришельцев на глобальной карте мира при помощи спутниковой сети, распределение финансирования на развитие научно-технического потенциала, вооружение и размещение перехватчиков для уничтожения летающих тарелок, а также проведение боевых операций против пришельцев силами имеющихся бойцов в наземных стычках.
В начале игрок должен разместить базу на поверхности Земли. От расположения базы зависит то, какие дополнительные преимущества станут доступны прямо со старта — это может быть дополнительный приток денежных средств, снижение стоимости строительства и содержания лабораторий и мастерских, «альтернативные методы» изучения пленных пришельцев (без затрат времени), половинная цена покупку, изготовление и поддержку перехватчиков и сопутствующих технологий, или же снижение стоимости улучшений в специальных сооружениях базы. Первый «континентальный» бонус игрок получит, выбрав место для размещения базы, остальные бонусы становятся доступны после полного покрытие спутниками территории на других континентах (коих всего пять, Австралия отнесена к Азии).
На протяжении игры базу можно развивать и достраивать, проводя выемку грунта и размещая новые помещения в образовавшихся пустотах. В отличие от оригинала, доступна только одна полноценная база, на остальных континентах можно разместить лишь самолёты-перехватчики.
Основная задача игры заключается в обеспечении безопасности 16 вошедших в проект ХСОМ стран. Критерий успешности действий организации — уровень паники населения. Если страна на момент ежемесячного отчёта Совету ХСОМ будет иметь «красный» (максимальный) уровень паники, то она навсегда покидает проект. Если проект покинет более восьми стран, игра заканчивается поражением XCOM.
Тактическая составляющая представляет собой пошаговый тактический бой в трехмерном окружении, в котором есть все элементы классического игрового процесса: туман войны, линия видимости врага, реакция бойцов на появляющихся противников, разрушаемое окружение. Боевые действия крайне ограничены и носят локальный, точечный, характер. Все боевые задачи решаются командой из 4-6 бойцов.
Тактический бой заметно отличается от классического UFO: Defence — вместо единиц действий за свой ход бойцы могут выполнить до двух действий — перебежку, выстрел, бросок гранаты, использование аптечки и так далее.
Миссии, выполняемые на сделанных вручную картах (их всего 64), могут включать в себя контртеррористические операции, спасение и сопровождение гражданских лиц, обезвреживание бомбы, зачистку места падения или посадки НЛО, захват базы пришельцев.
У каждого бойца всего три характеристики: меткость, сила воли и очки здоровья.
После первого продвижения в звании солдат получает специализацию. Это может быть штурмовик, снайпер, специалист по тяжелому оружию или солдат поддержки.
Каждый класс имеет ряд уникальных способностей, количество которых увеличивается с повышением звания солдата (от новичка до полковника). С каждым новым повышением можно выбрать одну из максимум из двух способностей, что позволяет сформировать желаемый тип оперативника (например, боец поддержки может быть полевым врачом, а может обеспечивать дымовое прикрытие товарищей; штурмовика можно сделать «непробиваемым танком», а можно — специалистом ближнего боя и т. д.).
После изучения соответствующей технологии учёными и постройки пси-лаборатории инженерами, специальная проверка может выявить обладателей редких псионических способностей, которые развиваются независимо от класса.
