Batman: Arkham Asylum to gra akcji, w której głównym bohaterem jest tytułowy Mroczny Rycerz znany z filmów pełnometrażowych, komiksów oraz kreskówek. Akcja gry rozpoczyna się w momencie, gdy Batman i Joker docierają do Arkham Asylum - zakładu dla obłąkanych kryminalistów. Pomimo licznych nowoczesnych zabezpieczeń Jokerowi udaje się uciec z celi. Dowiadując się o tym, Batman rusza w pościg za psychopatą. Wcześniej musi jednak pokonać innych więźniów Arkham Asylum, takich jak Pingwin, Trujący Bluszcz czy Zsasza. Gracz kieruje postacią Batmana. Podczas zabawy może on korzystać z szeregu gadżetów, które są pomocne w walce z przestępcami i w poruszaniu się po terenie więzienia. Są to na przykład linka umożliwiająca dostanie się na normalnie niedostępne części planszy i wybuchowy żel, którego można użyć na wiele różnych sposobów. Dzięki jaskini Bat Cave użytkownik może dokonywać wymiany gadżetów i przygotowywać się do kolejnych etapów wędrówki po więzieniu. Może walczyć też za pomocą zwykłych ciosów, które można łączyć w serie. Ostatni cios z serii pokazywany jest w zwolnionym tempie. Gracz może korzystać także z otoczenia: ma możliwość zaczajenia się na wroga. Zdrowie głównego bohatera regeneruje się automatycznie. W trakcie gry rozgrywający uzyskuje punkty doświadczenia, które przyznawane są za pokonanie przeciwników, ukończenie zadania czy znalezienie ukrytego przedmiotu. Po przejściu do kolejnego poziomu możliwe jest ulepszenie postaci Batmana. Gra posiada także tryb detektywistyczny, który można włączyć w dowolnym momencie rozgrywki. Umożliwia on zobaczenie punktów w miejscach, z którymi można wejść w interakcję, zobaczenie stanu, w jakim znajduje się dany przeciwnik oraz zdobycia wiedzy na temat broni używanej przez przestępców. W takcie gry użytkownik ma możliwość poznania biografii prawie stu postaci i może obejrzeć ich trójwymiarowe modele. Batman: Arkham Asylum pracuje na silniku Unreal Engine 3.