Rozgrywka Overwatch skupia się na walce dwóch sześcioosobowych drużyn. Podobnie jak w grach multiplayer online battle arena, gracz wybiera jedną postać (według stanu z 2020 pula wynosiła 32 bohaterów) z wyjątkowymi umiejętnościami. Bohaterowie są podzieleni na trzy klasy – na bohaterów natarcia z dużymi obrażeniami lub kontrolujące pole bitwy przy pomocy pułapek/wieżyczek, postacie wspierające drużynę, lecząc sojuszników lub dając im bonusy oraz na tzw. „tanków”, czyli postaci mogących zaabsorbować dużą ilość obrażeń. Mapy wzorowane są na prawdziwych lokacjach; trzy pierwsze mapy („King′s Row”, „Hanamura”, „Świątynia Anubisa”) inspirowane są Londynem, Japonią oraz ruinami Starożytnego Egiptu.
Overwatch zawiera cztery tryby rozgrywki: szturm – zadaniem jednej z drużyn jest zdobycie dwóch punktów przejęcia, podczas gdy druga musi je bronić; eskorta – drużyna atakująca ma za zadanie eskortować ładunek do punktu przed upływem czasu, podczas gdy drużyna broniąca musi ich powstrzymać; kontrola – dwie drużyny walczą o kontrolę na mapie przed upływem czasu; szturm/eskorta (Hybryda) – atakujący najpierw przejmują ładunek, a potem eskortują go do punktu docelowego.