In Space Marine staat de speler voortdurend midden in de actie, er is geen tijd om dekking te nemen. De orks komen in groten getale en de speler slaat, schiet en hakt zich hier een weg doorheen. Titus kan snel schakelen tussen korteafstandswapens, zoals zijn zaag en hamer, en vele soorten vuurwapens voor de langere afstanden.

Naast de verhaalmodus, heeft Warhammer 40,000: Space Marine ook een multiplayermodus waarin twee teams, de Space Marines en de Chaos Space Marines, het tegen elkaar opnemen. In deze multiplayer, waarin tot zestien mensen tegelijk kunnen spelen, verdienen gamers ervaringspunten om nieuwe wapens en bepantsering mee vrij te kopen.