Jim é uma minhoca normal, até que um "super traje" especial cai do céu e permite que ele opere como um humano, com sua "parte de minhoca" agindo como uma cabeça e o traje atuando como braços, corpo e pernas. A tarefa de Jim é dupla, ele deve escapar dos muitos antagonistas do jogo, que estão atrás dele porque querem o traje de volta, e também resgatar e proteger a princesa What''s-Her-Name deles. O jogo se desenrola com Jim iludindo e derrotando todos os inimigos e salvando a princesa Qual é o nome dela. No entanto, ela não apenas não retribui o afeto de Jim, como também é esmagada pela vaca voadora que foi lançada no início do jogo pelo próprio Jim.
Earthworm Jim HD é um remake em alta definição do videogame Earthworm Jim original.
A principal adição à jogabilidade é a inclusão de um modo multiplayer online cooperativo para 4 jogadores. O jogo contém novos níveis, não presentes no lançamento original, que podem ser jogados com até quatro jogadores localmente ou pela internet, e envolvem quebra-cabeças e jogabilidade baseados em trabalho em equipe. Existem quinze níveis multijogador no total. As conquistas também podem ser desbloqueadas na parte multijogador do jogo, recompensando os jogadores por serem o "Nº 1" em cada nível multijogador do Xbox Live".