Rozgrywka Honkai: Star Rail czerpie z klasycznych JRPG: gracz buduje drużynę i prowadzi do czterech postaci w . Każda postać ma typ obrażeń, „Ścieżkę” (odpowiednik klasy/roli bojowej) oraz zestaw unikalnych zdolności (Traces); zakłada się „Stożki Światła” (Light Cones) i „Relikty”. Gracz podróżuje przez szereg mniejszych, samodzielnych map na kolejnych światach (jest bardziej ograniczona niż otwarty świat Genshin Impactu); mapy zawierają podobne do tego tytułu zagadki, skrytki i aktywności. Gra jest darmowa aczkolwiej obecny jest mechanizm gacha (losowania postaci/uzbrojenia za walutę gry (Stellar Jade), którą można dokupić poprzez mikropłatności). Inne aspekty gry to autobitwa i zapis międzyplatformowy.
Fabuła Uniwersum Akcja rozgrywa się w konwencji science fiction zmieszanej z science fantasy, w uniwersum Honkai (albo Honkaiverse). Rozumne istoty podążają „Ścieżkami” – uniwersalnymi ideami patronowanymi przez Eonów (byty o boskiej mocy). Wyznawcy Ścieżek zyskują specjalne umiejętności, a wybrani, obdarzeni mocą bezpośrednio przez Eonów stają się Emanatorami. Przykładowo Ścieżka Obfitości (Abundance) promuje leczenie i nieśmiertelność, a Ścieżka Zniszczenia szerzy katastrofy – m.in. poprzez Stellaron, „Raka Wszystkich Światów”.