Twin Sector é um game de ação/plataforma em primeira pessoa, no qual o jogador controla uma protagonista que possui duas luvas telecinéticas para auxiliá-la em suas missões. Habitante de um complexo subterrâneo, ela deve fazer o possível para manter os ocupantes vivos dentro de suas cápsulas criogênicas e muito mais.
A jogabilidade do game se parece bastante com armas de gravidade de jogos como Portal e Half-Life 2, sendo que a ambientação toda lembra jogos da Valve. Através do uso dos acessórios em suas mãos, você pode mover objetos, pular mais alto, empurrar inimigos... Sendo que a força depende do tempo de carregamento da carga.
O game propõe vários desafios de quebra-cabeças envolvendo o ambiente. Um bom exemplo é a necessidade de acender um tubo de combustível com o fogo de um curto-circuito para em seguida arremessar o projétil de encontro a uma porta e destruí-la, desbloqueando a passagem. Ou então, bloquear lasers com barris.