В World of Tanks игроки включаются в сражения сразу же, без предварительных игр в одиночном режиме, что позволяет сравнивать игру с Battlefield Heroes[21][22]. Изначально игрок получает в своё распоряжение по одному танку первого уровня 11 стран: СССР (МС-1), Германия (Leichttraktor), США (T1 Cunningham), Франция (Renault FT), Китай (NC-31), Япония (Renault Otsu), Чехословакия (KH.50), Швеция (Strv fm/21), Италия (Fiat 3000), Польша (4TP) — лёгкие танки, Великобритания — средний танк (Vickers Medium Mark I), с полностью обученным экипажем. Участвуя в сражениях, игрок зарабатывает серебро (игровая валюта), 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. «Серебро» расходуется 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[23][24].
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 стран 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)[25]. 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)[26].
Общение между игроками во время боев и координация действий осуществляются через текстовый чат либо по голосовой связи (между игроками в составе взвода, роты, либо в тренировочных комнатах)[27]. 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[21]. При создании моделей танков разработчики консультируются с военными историками и экспертами в области танкостроения[28].
В игре реализована сложная модель повреждений, учитывающая тип и толщину брони, скорость снаряда и угол его встречи с бронёй, тип боеприпаса и ряд других факторов[10][29]. Состояние танка тоже не исчерпывается единственным параметром «здоровья»: в конструкцию каждой машины заложены объекты, соответствующие двигателю, ходовой части, орудию, боеукладке, бензобакам и прочим наиболее важным в функциональном плане узлам, а также членам экипажа; при этом каждый такой объект может быть повреждён индивидуально, что соответствующим образом скажется на поведении танка: повреждение двигателя может обездвижить танк, пробитый бак может вызвать пожар, а контуженный командир не сможет эффективно обнаруживать замаскированные вражеские танки[14][21][30].
Обновление 0.8.0 добавило в игру реалистичную физику движения: теперь техника игроков может забираться на склоны возвышенностей, спускаться или даже падать с них, получая в некоторых случаях повреждения, тонуть в водоёмах на карте. Кроме того, при поворотах в движении на высокой скорости появляются заносы.
В обновлении 0.9.14 добавлена новая физика движения танков: движение, взаимодействие с другими танками и объектами на картах, а также возможность переворота танков.
В обновлении 1.0 был полностью изменён движок игры, переработаны текстуры в HD качество, обновлены саундтреки.
Однако, несмотря на детальную проработку внешнего вида танков, приближенную к реальности модель повреждений, расчёты баллистики и повреждения брони, достоверность поведения бронетехники в бою принесена разработчиками в жертву «играбельности»: упрощено управление, ускорено движение танка и перезарядка орудия, обзор адаптирован под игрока[14][31]. Сами разработчики тоже не отрицают аркадных элементов игры:
В игре реализован «туман войны»: местонахождение бронетехники противника неизвестно, вражеский танк становится видимым для игрока только в случае, если командир его танка способен «разглядеть» вражескую машину; при этом обнаруженный танк становится виден и другим игрокам команды в радиусе действия рации обнаружившего. Вероятность обнаружения противника зависит от дальности обзора из танка, опытности экипажа, использования противником маскировки, а также целого ряда других факторов, и рассчитывается динамически; ввиду сложности и ресурсоёмкости расчёт видимости может происходить с задержкой[32].
Разработчики не исключают возможности появления в игре средств поддержки танков, таких как авиация, артиллерия и даже пехота[10][33].