Giống như các phần trước trong dòng game, RollerCoaster Tycoon 3 là một trò chơi mô phỏng và chiến lược, trong đó người chơi quản lý tất cả các khía cạnh của công viên giải trí bằng cách xây dựng hoặc loại bỏ tàu lượn, cảnh quan và tiện nghi, đặt cửa hàng và cơ sở, điều chỉnh tài chính của công viên, thuê nhân viên, và giữ cho du khách công viên, được gọi là "peeps", hạnh phúc. RollerCoaster Tycoon 3 có hai chế độ chơi chính. Chế độ nghề nghiệp có các tình huống trong đó người chơi phải hoàn thành các mục tiêu, chẳng hạn như gây ấn tượng với một người nổi tiếng đang đến thăm hoặc đạt được xếp hạng công viên nhất định. Mỗi kịch bản có ba cấp độ mục tiêu, được xếp hạng là Apprentice, Entrepreneur và Tycoon; cấp độ càng cao, mục tiêu càng khó hoàn thành. Một phần ba kịch bản có thể chơi được từ đầu, phần còn lại được mở khóa khi người chơi hoàn thành các mục tiêu ở mỗi cấp. Chế độ chơi thứ hai là chế độ sandbox. Người chơi được cấp một mảnh đất rộng lớn, trống rỗng và không giới hạn kinh phí để xây dựng các công viên tùy chỉnh của riêng mình.[4] Tuy nhiên, đất được đưa ra trong chế độ này bị hạn chế vì không thể mở rộng.

RollerCoaster Tycoon 3 giới thiệu thêm những tính năng mới về lối chơi trong dòng game này như CoasterCam, cho phép người chơi "lái" tàu lượn siêu tốc và các trò tàu lượn khác,[4] và MixMaster, cho phép người chơi phối hợp các buổi trình diễn pháo hoa và hẹn giờ nghe nhạc trong trò chơi.[4] Không giống như hai phiên bản trước của game, RollerCoaster Tycoon và RollerCoaster Tycoon 2, khách tới chơi đều được gọi là "peeps", đến các nhóm và thể hiện sự khác biệt về giới tính và tuổi tác, bao gồm trẻ em, thanh thiếu niên và người lớn. Một chu kỳ ngày/đêm làm thay đổi nhân khẩu học của peeps trong công viên; trò tàu lượn vào ban đêm hấp dẫn thanh thiếu niên, trong khi những trò thú nhún ban ngày thu hút các gia đình có trẻ em. Peeps có thể bị tổn hại và bị thương khi đâm xe, nhưng sẽ không bao giờ chết như trong các tựa game trước, và nếu được đặt trong nước, họ sẽ bơi ra ngoài. Khi xe trật bánh khỏi đường ray, chúng phát nổ sau một thời gian ngắn, trong khi trong các trò chơi cũ hơn, chúng phát nổ khi tiếp xúc. Hơn nữa, một tính năng đã được thêm vào, sau khi nhập mã cheat, mọi người có thể sử dụng Peep Cam từ đó họ có thể nhìn thấy công viên qua đôi mắt của peeps.[5] Công viên hiện có thời gian mở và đóng cửa, và thời gian trong ngày được hiển thị. Phong cảnh được chia thành các chủ đề để tùy chỉnh các công viên, với các tác phẩm khoa học viễn tưởng phương tây-, ma quái-, tiền sử-, nhiệt đới (Paradise Island)- atlantis- và các chủ đề phiêu lưu.[6] Một tính năng khác là khả năng nhập những mẫu tàu lượn siêu tốc từ các bản trước trong sê-ri vào RollerCoaster Tycoon 3. Trò chơi sử dụng đồ họa 3D toàn diện thay vì đồ họa isometric của các bản trước; điều này có nghĩa là người chơi có thể xoay và phóng to tầm nhìn của công viên ở bất kỳ mức độ nào. Tuy nhiên, có một tùy chọn để sửa góc quay của camera thành một góc định sẵn, như trong các bản trước. Định hình đất 3D cũng có sẵn để tạo núi và đồi bên trong công viên, cũng như khả năng thay đổi các phần của đất thành nước.