Rozgrywka Heavy Rain to film interaktywny i przygodowa gra akcji, w której gracz steruje czterema różnymi postaciami z perspektywy trzeciej osoby. Każda z postaci grywalnych może zginąć w zależności od działań gracza, co tworzy rozgałęzioną fabułę; gracz nieustannie mierzy się z sekwencjami quick time events. Gra jest podzielona na wiele scen, z których każda skupia się na jednej z postaci.
Przytrzymanie przycisku R2 powoduje poruszanie się postaci naprzód, a lewa gałka analogowa steruje kierunkiem. Interakcja z otoczeniem odbywa się poprzez naciskanie wyświetlanych na ekranie podpowiedzi kontekstowych, używanie prawej gałki analogowej oraz wykonywanie ruchów sterowania Sixaxis przy pomocy kontrolera DualShock 3 lub 4. W grze występują również poziomy trudności, które gracz może zmienić w dowolnym momencie rozgrywki. Ekran wyboru rozdziałów oferuje możliwość ponownego przechodzenia scen. Przy obsłudze PlayStation Move gracz posługuje się kontrolerem ruchu i nawigacyjnym albo kontrolerem DualShock i kontrolerem ruchu.