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 лёгкий танк с необученным 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 «продвинутые». 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 часть 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. Ограничений на выбор танков для участия в сражениях нет: в одной команде могут сочетаться советские, немецкие и американские танки, танки разных 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. В ближайшее время ожидается введение режимов «штурм-оборона» (одна из команд должна, отбив атаку команды противника, удержать заданную точку) и «встречный бой» (команды пытаются захватить единственный на карте контрольный пункт).
Общение между игроками во время боев и координация действий осуществляются через текстовый чат либо голосом (между игроками в составе взвода или роты). Игрок, танк которого уничтожен, в бой не возвращается и может 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 всю карту 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 консультировались с военными историками и экспертами в области танкостроения, в том числе с автором известного броне-сайта Василием Чобитком.
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. Состояние танка также 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 обездвижит танк, пробитый бак может вызвать пожар, а контуженный командир не сможет эффективно обнаруживать замаскированные вражеские танки.
Однако, несмотря на детальную проработку внешнего вида танков, приближенную к реальности модель повреждений, расчёты баллистики и пенетрации брони, достоверность поведения бронетехники в бою принесена разработчиками в жертву «играбельности»: упрощено управление, ускорено движение танка и перезарядка орудия, обзор адаптирован под игрока. Сами разработчики также 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, если они находятся 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.
Разработчики не исключают возможности появления в игре средств поддержки танков, таких как авиация, артиллерия и даже пехота.