Marvel's Wolverine - экшн от третьего лица, рассказывающий совершенно новую историю про знаменитого героя франшизы Люди-Икс Росомаху. Игрок управляет Логаном, сражаясь с многочисленными врагами. Каждый противник представлен уникальными особенностями, поэтому необходимо искать индивидуальный подход к каждому врагу. Росомаха сражается при помощи смертоносных когтей, которые сделаны из особого металла под названием адамантия.

Бои состоят из динамичных потасовок, в которых на протагониста нападает огромное количество супостатов. Комбинируя удары можно проводить комбинации, расчленяя противников. Джеймс Логан Хоулетт может контратаковать, хватать врагов и взаимодействовать с окружающей средой. В Marvel's Wolverine есть вспомогательные предметы и различные способности. Выполняя задания и уничтожая врагов, необходимо прокачивать навыки главного героя. Есть как основные, так и второстепенные задания.

Несмотря на то, что геймплей схож с Marvel's Spider-Man, приключения Росомахи представлены более мрачным, брутальным и взрослым тоном. Присутствует обилие крови крови и сцены насилия. Логан не имеет скорости и гибкости Человека-паука, однако уничтожает супостатов при помощи грубой силы. В связи с этим динамика игрового процесса приближена к реализму. На уровнях есть рядовые противники и представлены разнообразные боссы. В сюжете фигурируют как знакомые, так и новые герои вселенной X-men.