"LoveGame" được thu âm tại phòng thu âm Record Plant Studios tọa lạc tại Hollywood và phòng thu âm Chalice Record Studios ở Los Angeles. Ngoài việc sản xuất ca khúc, RedOne cũng đóng góp giọng bè, chơi nhạc cụ, lập trình âm thanh, làm kỹ sư âm thanh và thu âm ca khúc. Một số thành phần nhân sự khác tham gia thực hiện ca khúc bao gồm Robert Orton (phối khí), Gene Grimaldi (hoàn thành âm thanh cho ca khúc tại phòng thu Oasis Mastering Studios, Burbank, California).[11]

Về mặt nhạc lý, "LoveGame" là một bài hát thuộc thể loại synth-pop và electro-R&B.[12][13] Bài hát không có âm điệu mạnh mẽ như đĩa đơn "Poker Face" trước đó của nữ ca sĩ, cũng không sở hữu một nhịp điệu dồn dập như đĩa đơn kế tiếp "Paparazzi". Thay vào đó, bài hát mang đậm tính chất dòng electro-R&B, chứa đựng những đoạn nhịp mạnh mẽ và nhiều đoạn hook[lower-alpha 1], trong đó Gaga liên tục hô từ "huh!" xuyên suốt bài.[14]

Gaga giải thích rằng ca từ của "LoveGame" là đủ để cho người nghe hiểu bài hát muốn nói về điều gì. Nó miêu tả một thông điệp mạnh mẽ về tình yêu, tình dục và danh tiếng – là chủ đề chính của album The Fame.[5] Theo như bản nhạc phát hành trên website Musicnotes.com của công ty Sony/ATV Music Publishing, "LoveGame" được sáng tác ở nhịp 4
4 và được xây dựng trên giọng Si thứ với nhịp độ trung bình là 104 nhịp trên phút. Giọng hát của Gaga kéo dài theo quãng từ nốt B3 (tức nốt Si) đến nốt G5 (Sol). Trong bài hát còn xuất hiện hai chùm hợp âm gồm Am–Dm–C–Am–Dm–C (La thứ–Rê thứ–Đô–La thứ–Rê thứ–Đô) trong hai đoạn lời đầu tiên và trong đoạn điệp khúc và chùm Am–Dm–Am–Dm (La thứ–Rê thứ–La thứ–Rê thứ) trong đoạn giang tấu trước khi chuyển đến phần điệp khúc cuối cùng.[15]