Sunset Overdrive - це екшен з відкритим світом, дія якого відбувається в мегаполісі Сансет-Сіті в 2027 році. Гравець - співробітник корпорації FizzCo. На великій вечірці з нагоди випуску нового енергетичного напою Overcharge Delirium XT цей напій перетворює всіх в мутованих монстрів. Після створення персонажа гравець відразу ж впадає в бій. Мутанти, яких називають OD - Overcharge Drinkers, заполонили місто, і вам потрібно знайти дорогу назад в свою квартиру. Сімнадцять днів по тому все місто перетворилося на апокаліптичну, але яскраву і барвисту пустку. Пройшовши через ряд виживших, ви в кінцевому підсумку опиняєтеся залучені до різних місій і квестів для різних фракцій з великою кількістю переміщень по місту.
Технічно гра може бути пройдена як шутер, але гра різними способами заохочує вас постійно перебувати в русі. Персонаж може робити пробіжки по стінах, ковзати над водою і здійснювати високі стрибки. Крім рейок і ліній, що висять в повітрі, для пересування з великою швидкістю можна використовувати безліч поверхонь. В повітрі можна швидко переходити на інші рейки, давати задній хід і перетворюватися зі звичайної шліфування в недошліфовку, що висить на гаку. Це поєднується зі стріляниною по ворогам. Багато плоскі поверхні служать в якості опорних майданчиків, дозволяючи швидко піднятися в повітря. Цей акробатичний вид пересування просто необхідний, так як групи ворогів часто бувають дуже великими. На землі можна ухилятися, стрибати і переміщатися. Для отримання додаткової швидкості використовуються повітряні ривки або прискорення.