Lego Dimensions ma taki sam styl gry jak poprzednie gry Lego opracowane przez Traveller’s Tales, w których maksymalnie dwóch graczy kontroluje mini figurki Lego w oparciu o różne reprezentowane serie. Gracze przechodzą przez poziomy liniowe, wykorzystując umiejętności swoich postaci do rozwiązywania zagadek, pokonania wrogów i próby osiągnięcia końca poziomu.
Postacie są wprowadzane do gry poprzez umieszczenie ich mini figurek na zabawkowej konsoli USB, przy czym każda postać posiada unikalne umiejętności, których można używać do rozwiązywania zagadek lub osiągania ukrytych obszarów. Użycie postaci z określonej serii odblokuje również Adventure World tej serii, otwarty obszar dla graczy do odkrywania i wykonywania celów w grze.
Pakiet startowy zawiera podkładkę z zabawkami i 14-poziomową kampanię fabularną gry, która obraca się wokół Batmana, Gandalfa i Wyldstyle, a dodatkowe poziomy są dostępne po zakupie pakietów poziomów i pakietów opowieści.
Oprócz mini figurek gracze mogą również budować modele pojazdów, takie jak Batmobil, TARDIS, Tajemnicza maszyna lub DeLorean, i umieszczać je w grze, aby mogły nimi jeździć postacie.