Ben 10: Omniverse - це розрахована на багато користувачів гра, що має подібність з Ben 10: Protector of Earth і Ben 10: Alien Force. Перший гравець бере на себе роль Бена Теннісона, який змінює свої підліткові та молоді версії, тоді як другий гравець бере на себе роль Рука Блонко, Бена-партнера. Гравцям в ролі Бена доступні 13 його інопланетних форм, але вони можуть трансформуватися тільки в 4 з них, де вони можуть змінювати їх щоразу, у той час як гравці в ролі Рука оснащені Proto-Tool, який трансформується у різну зброю, яка може бути використано у бою. Вони повинні вирішувати різноманітні головоломки та перемагати хвилі ворогів за допомогою своїх здібностей, щоб продовжити просування за рівнями. Гравці також можуть взаємодіяти з певними предметами, які можна відкривати чи перетягувати.
У гравців є шкала здоров'я, позначена жовтою лінією, яка зменшується, якщо на них нападають вороги або вони вступають у контакт з іншими видами небезпеки, потужність Омнітрікса/Прото-інструменту, яка показує потужність Омнітрікса Бена і Прото-інструменту Рука, що залишилися, які, якщо вони вичерпаються, гравець не зможе трансформуватися або використовувати зброю, поки вона не перезарядиться, і шкала досвіду, що відображається червоною смугою, що показує загальний досвід гравця, який він може використовувати для покращення інопланетян Бена та прото-інструменту Рука, відкриваючи нові спеціальні комбо. Їх можна відновити, збираючи спеціальні ядра, відомі як "Pick-Ups", які виснажуються ворогами після поразки, розбиваючи предмети або відкриваючи доступ до секретних областей. Гравці також можуть зберігати свій прогрес, взаємодіючи з точками збереження на рівні. У режимі спільної гри, якщо гравець вмирає або перебуває надто далеко від іншого гравця протягом дуже довгого часу, він відроджується за кілька секунд.
Під час боїв з босами повертаються "міні-ігри" з Ben 10: Protector of Earth, де гравці повинні натискати послідовність кнопок, коли боси стають слабкими, але якщо вони промахнуться, бос відреагує на атаку, і гравцеві доведеться повторити спробу. У розділі Extras ігри гравці можуть використовувати чити, щоб розблокувати нові можливості, комбінуючи певну послідовність із п'яти прибульців та персонажів.