Robokill: Titan Prime é um jogo de tiro futurista com visão de cima para baixo, ambientado no espaço. O jogador controla um humano num robô semelhante a um mecha que é enviado para libertar a estação espacial Titan Prima, em órbita de Marte, de uma invasão de robôs. O jogo consiste em três episódios com um total de dez níveis, e o primeiro episódio está disponível gratuitamente.
Cada nível consiste numa série de salas conectadas que precisam ser limpas. Há também alguma personalização semelhante a um jogo de RPG, pois o robô pode ser equipado com até quatro armas diferentes ao mesmo tempo, escudos e itens médicos. Alguns destes são largados por inimigos ou escondidos em caixas, mas uma grande quantidade também pode ser comprada na loja. Cada inimigo destruído fornece experiência e o robô pode subir de nível com características melhores. Algumas das armas disponíveis são blasters, lançadores de granadas e espingardas. Existem diferentes tipos para cada uma (também restritas por nível) e algumas têm habilidades especiais, como uma cadência de tiro mais rápida, repulsão ou congelamento do inimigo.
Os itens podem ser comprados usando ícones de dinheiro. Ao morrer, o jogador pode retornar com uma perda de dinheiro e algumas salas terão sido recuperadas pelo inimigo. O robô é controlado pelo teclado, enquanto o rato é usado para mirar e atirar. Os itens são equipados num inventário e algumas salas têm pontos de transporte que permitem viagens rápidas, acessíveis através de um mapa aéreo. Dessa forma, é possível retornar à loja imediatamente e vender itens recuperados.
A maioria das salas consiste em múltiplos inimigos e são todos robôs, variando de aranhas a naves voadoras e torres de guarda. Cada um deles tem habilidades diferentes e a sua força é geralmente marcada por uma cor (do verde ao azul e vermelho). Há também algumas armadilhas, incluindo emboscadas. Será necessário algum tempo para escolher as melhorias, pois algumas restauram o escudo durante a luta, fornecem cobertura extra ou apenas oferecem vantagens quando a batalha termina. A maioria das missões exige que o jogador chegue a um ponto específico, geralmente após passar por várias portas que requerem um cartão-chave específico, mas às vezes vários objetivos precisam ser completados primeiro.