Need for Speed: Carbon nêu bật một tùy chọn tinh chỉnh xe được gọi là "Autosculpt", cho phép người chơi tận dụng các phần xe sau khi mua và tạo hình các phần theo ý thích. Người chơi cũng có các tùy chỉnh về hoa văn và họa tiết trên xe. Việc độ performance đã được làm lại, vì vậy người chơi, sau khi mua các nâng cấp, có thể độ chiếc xe lên về một số tính chất, như nâng cao tốc độ tối đa hay gia tốc. Không giống như Most Wanted, việc độ xe được thực hiện bên trong Safe Houses.

Người chơi chỉ có thể đua Boss Race trong chế độ Career. Hầu hết những điểm nổi bật của Carbon nằm ở những đường đua đèo đa dạng mà trên thực tế đó là chủ đề chính của trò chơi. Người chơi phải đua với những tay đua khác, drift (đua lết bánh) qua những con đèo, hoặc đối mặt với đối thủ trong một cuộc đấu một chọi một được biết đến với cái tên "Canyon Duel", dựa theo những cuộc đua Touge của Nhật Bản. Sự kiện đua này có hai giai đoạn: Trong giai đoạn đầu, bạn theo sau đối phương và tích lũy điểm, điểm sẽ tăng nhanh nếu bạn theo càng sát đối thủ. Trong giai đoạn hai, đối phương sẽ theo sau bạn và điểm của bạn sẽ bị giảm dần, đối phương càng gần bạn thì điểm giảm càng nhanh. Sau giai đoạn hai, nếu điểm của người chơi là dương thì sẽ chiến thắng, còn ngược lại thì sẽ thua cuộc. Nếu tay đua nào đang là người đi sau mà vượt qua được đối phương và giữ được 10 giây thì sẽ chiến thắng chung cuộc.

Cũng như Most Wanted, cảnh sát có ở mọi nơi trong Carbon. Cuộc truy đuổi có thể xảy ra bất cứ lúc nào, bao gồm ở chế độ đi rong tự do (Free Roam Mode), khi đang đua, hoặc khi một cuộc đua vừa mới kết thúc. Một số cuộc đua sẽ không xuất hiện cảnh sát, chẳng hạn như đua đèo (Canyon races) hoặc đua tính giờ (Checkpoint races). Giống như Most Wanted, có 5 tình trạng truy đuổi (heat level). Người chơi phải thật cẩn thận để tránh bị truy đuổi bởi chính quyền của tiểu bang hoặc liên bang. Chế độ Collector's Edition nêu bật thêm ba "heat levels". Mặc dù hệ thống truy đuổi tương tự như trong Most Wanted, đặc điểm này đã được lập trình lại trong Carbon để đảm bảo rằng cảnh sát sẽ không quá mạnh trong những cuộc truy đuổi có "heat levels" cao.

Người chơi có thể chọn những chiếc xe được chia thành 3 nhóm: Tuners, Muscles (xe cơ bắp), và Exotics (siêu xe). Mỗi chiếc xe có một đặc tính riêng như dễ dàng lái qua những góc cua hay thể hiện sự cân bằng tốt. Những chiếc xe dùng trong "Quick Races" sẽ được mở khóa cùng với tiến trình của trò chơi.

Phiên bản Own the City có cái nhìn khác đôi chút đối với các nhóm xe, bên cạnh đó, nhiều khu vực nguyên bản có chút biến đổi. Phiên bản này có nhiều chế độ chơi mới, như "Escape", trong đó người chơi phải thoát khỏi vùng lãnh thổ của đối phương, "Delivery", trong đó người chơi và đội đua của mình phải là đội đầu tiên chuyển một kiện hàng đến một vùng đã chỉ định để chiến thắng và "Crew Takedown", người chơi phải loại ra một số lượng đối thủ đã định sẵn để giành chiến thắng. Phần quản lý đội đua cho phép thuê 5 người yểm trợ cho mỗi đội, với 2 người có thể tham gia cuộc đua. Người chơi có thể sử dụng đội đua cho tất cả các cuộc đua ngoại trừ chế độ Lap Knockout, Escape và Crew Takedown. Thành phố cũng được chia làm nhiều vùng, với tổng cộng 6 quận và 13 vùng. Mỗi vùng bị chinh phục sẽ đem đến những người yểm trợ mới. Người yểm trợ cũng được chia thành nhiều nhóm; một "brawler" giúp hạ gục các tay đua; "drafter" làm tăng tốc xe người chơi và "assassins", cứu người chơi khỏi các dải đinh trên đường đồng thời nhắm cho đối phương.