Stellaris thuộc thể loại đại chiến lược thời gian thực lấy bối cảnh trong vũ trụ, bắt đầu vào năm 2200. Người chơi điều khiển các loại phi thuyền, bao gồm các tàu khoa học, xây dựng và quân sự. Mảng chiến đấu tập trung hơn vào hình ảnh, sự chuẩn bị và chiến lược lớn hơn. Cũng có các lựa chọn ngoại giao như liên minh và hiệp định thương mại với các chủng tộc khác. Trò chơi bắt đầu bằng cách chọn ra một chủng loài, hành vi và công nghệ của chủng loài đó. Chọn ra một chủng loài ngoài hành tinh và thay đổi hành vi của họ có thể thay đổi cách thức thông tin; và bất kỳ loài nào đều có thể sở hữu bất kỳ kiểu tàu kỹ thuật nào.[2] Người chơi bắt đầu với một hành tinh duy nhất trong lãnh thổ của mình, một con tàu xây dựng, một con tàu khoa học, ba tàu chiến nhỏ và một trạm không gian. Lối chơi ban đầu chỉ gồm công việc khám phá và lập các khu thực dân địa trên không gian, trong khi các hoạt động giữa game tập trung vào ngoại giao và quản lý đế chế.[3] Vào cuối game, các sự kiện khủng hoảng có thể xảy ra đều liên quan đến quy mô thiên hà—lấy ví dụ như một cuộc nổi dậy của các AI robot có tri giác hoặc một cuộc xâm lược của các thế lực siêu thiên hà hay siêu không gian, hai nguyên nhân trước đó thường là do các đế chế bất cẩn gây nên. Paradox hy vọng rằng điều này sẽ giải quyết một vấn đề phổ biến cuối game trong các trò chơi theo phong cách 4X; nhờ đó một phe phái mạnh đến mức chiến thắng cuối cùng của họ là điều không thể tránh khỏi trong game.