Игра начинается с того, что страдающая амнезией Кэт просыпается в Хексевилле, плавучем городе, расположенном вокруг сооружения под названием Мировой столб. Кэт сопровождает загадочный кот по имени Дасти; спасая мальчика от гравитационного шторма, она обнаруживает, что Дасти обладает способностью управлять гравитацией, что позволяет ей помогать людям бороться с монстрами, порожденными штормами, называемыми Неви. После спасения Сида, офицера полиции, который становится ее другом, она узнает, что людей с ее способностями жители Хексевиля называют "перевертышами". Начав помогать жителям города, она сталкивается с перевертышем Рейвеном, который видит в ней врага. Кэт принимает участие в операции по поимке Алиаса, преступника, связанного с Неви - в конце концов она побеждает его, отправляя в мусородробилку, где он погибает. Наряду с этим Кэт помогает восстановить участки Хексевилля, поглощенные пространственными разрывами, с помощью Гейда, человека, который утверждает, что он "Создатель". Кэт восстанавливает весь Хексевиль, несмотря на дальнейшее вмешательство Ворона, который, по всей видимости, погибает во время схватки с Кэт. За свои подвиги она получает имя "Королева Гравитации". После поражения Алиаса и возвращения последней недостающей части Хексевиля Кэт предлагают место в армии города, если она будет выполнять приказы командующего Юрия Жерно, но она отказывается.
Gravity Rush - это приключенческая видеоигра, в которой игроки играют роль Кэт, девушки, которая может управлять гравитацией, что позволяет ей ходить по стенам и летать по воздуху. Кэт перемещается по открытому миру Хексевилля как пешком по дорогам и тротуарам, так и с помощью своих способностей; активируя способности Кэт, игрок наклоняет PlayStation Vita, нацеливая Кэт и позволяя ей "падать" в этом направлении. Кэт может использовать свои способности, чтобы ходить по вертикальным поверхностям или участкам, таким как потолки и нижняя часть конструкций. Гравитационные способности Кэт привязаны к счетчику энергии, который уменьшается, когда ее способности активны. Когда энергия полностью исчерпана, способности Кэт деактивируются, пока счетчик не пополнится.
Бой происходит либо на земле, либо когда Кэт использует свои силы против врагов. Когда Кэт лежит на земле, она атакует врагов, нанося удары ногами в их слабые места. При использовании своих способностей Кэт может поворачиваться и целиться в эти слабые места. Увеличение расстояния до Кэт перед использованием ее способностей увеличивает количество наносимого урона. Некоторые способности, используемые в бою, например, способность находить и фиксировать слабые места, привязаны к таймеру охлаждения, который должен пополняться перед повторным использованием.