Gra przedstawia konflikt pomiędzy dwoma wrogo nastawionymi do siebie ludzkimi frakcjami: wojowniczymi Helghastami i próbującymi koegzystować z nimi, bardziej pokojowo nastawionymi Vektanami.

Akcja gry ma miejsce w trzydzieści lat po zakończeniu Killzone 3. Helghaści i Vektanie zamieszkują wielką aglomerację miejską podzieloną na dwie strefy potężnym murem. Gracz wciela się w rolę Shadow Marshala, członka jednostki starającej się utrzymać kruchy pokój pomiędzy obiema nacjami.

Killzone: Shadow Fall oferuje otwartą strukturę świata i nieliniową rozgrywkę - gracz może wypełniać kolejne cele misji w dowolnej kolejności, działając w ukryciu lub preferując otwarte wymiany ognia. W trakcie zabawy możemy korzystać z różnorodnych narzędzi i zdolności, które ułatwiają nam poruszanie się w świecie gry - do takich rozwiązań możemy zaliczyć specjalny radar wykrywający wrogów na przestrzeni kilkudziesięciu metrów czy drona zdolnego do ostrzału przeciwników lub obrony Shadow Marshala.

Gra korzysta z autorskiej technologii studia Guerilla Games, zapewniając bogaty w szczegóły świat, na którym rozgrywa się walka oraz zaawansowany system dynamicznego oświetlenia.