В World of Tanks игроки включаются в сражения сразу же, без предварительных игр в одиночном режиме, что позволяет сравнивать игру с Battlefield Heroes.. Изначально игрок получает в своё распоряжение по одному танку первого уровня каждой нации: СССР (МС-1), Германия (Leichttraktor), США (T1 Cunningham), Франция (Renault FT), Китай (NC-31), Япония (Renault Otsu), Чехословакия (KH.50), Швеция (Strv fm/21) — лёгкие танки, Великобритания — средний танк (Vickers Medium Mark I) с полностью обученным экипажем. Участвуя в сражениях, игрок зарабатывает «кредиты», тренирует экипаж и накапливает очки опыта для получения доступа к новым узлам и боевым машинам. Каждая модель бронетехники имеет ряд узлов — орудие, башню, ходовую часть, двигатель и радиостанцию — которые можно заменить на более совершенные образцы. Апгрейды техники производятся в «ангаре» в промежутках между боями. «Кредиты» расходуются на ремонт повреждённого танка, приобретение боеприпасов, расходных материалов и дополнительного оборудования; на них также приобретаются усовершенствованные узлы и новые боевые машины. От неиспользуемого оборудования, боеприпасов и танков можно избавиться, выручив половину от их первоначальной стоимости. В дальнейшем планируется ввести возможность внутриигровой торговли между игроками.
Игровой процесс в World of Tanks основывается на битве двух случайно подобранных команд по 15 игроков — при этом в одной команде могут сочетаться танки разных наций и годов выпуска, реальные танки и экспериментальные модели. Условие победы в битве — полное уничтожение команды противника либо захват его базы, для чего один или несколько танков должны находиться в отмеченной зоне некоторое время, не получая при этом повреждений. С обновлением 0.7.4 были введены режимы «Штурм» (одна из команд должна, отбив атаку команды противника, удержать базу) и «Встречный бой» (команды пытаются захватить единственный на карте контрольный пункт). С обновлением 8.9 был введён режим «Командный бой» (команда состоит из семи игроков с использованием техники до восьмого уровня включительно, которая подбирается не случайным образом, а на основе личного рейтинга игроков).
Общение между игроками во время боев и координация действий осуществляются через текстовый чат либо голосом (между игроками в составе взвода, роты, либо в тренировочных комнатах). Игрок, танк которого уничтожен, выбывает из боя, но может либо наблюдать за сражением в режиме свободно переключающейся камеры, либо покинуть поле боя и вернуться в ангар, откуда немедленно отправиться в другое сражение на другом танке, или дождаться возвращения повреждённого танка из боя. Имеется рейтинговая система, которая отображает статистику побед и поражений и фиксирует достижения отдельного игрока.
Имеется несколько основных режимов камеры: вид от третьего лица, когда игрок наблюдает за танком со стороны и вид через прицел, который приближает объекты для более точных выстрелов. Существует также и третий режим камеры — гаубичный (при использовании САУ с навесным огнём). При включении этого режима можно наблюдать часть карты сверху, приближая или отдаляя камеру для прицеливания.
Большое значение в World of Tanks уделяется исторической достоверности боевых машин. Это касается их внешнего вида, близкого к реалистичности бронирования, расположения внутренних и внешних агрегатов и экипажа. При создании моделей танков разработчики консультируются с военными историками и экспертами в области танкостроения.