Passando-se em nove locais fictícios entre 1935 e 2035, a história segue as tentativas individuais de 18 personagens de derrotar seus próprios inimigos e os "TimeSplitters" com quem eles se aliaram. Em cada nível, o jogador pode escolher um dos dois personagens específicos para cada missão e deve matar os inimigos conforme eles se movem pelo nível para recuperar um objeto e então carregá-lo até o portal de saída. Depois que um jogador pega o objeto, TimeSplitters, criaturas mutantes malignas, aparecem infinitamente ao longo do nível e atacam o jogador.
TimeSplitters é um jogo de tiro em primeira pessoa e o primeiro jogo da série TimeSplitters.
TimeSplitters apresenta um modo multijogador, conhecido como "Arcade", onde até quatro jogadores e dez bots controlados por computador podem competir individualmente, ou em até quatro equipes diferentes em certos modos. Existem seis modos multijogador e aspectos de cada modo - como as armas e níveis disponíveis, a condição de vitória e o gerenciamento de personagens.
O jogo contém um editor de níveis que permite ao jogador criar seu próprio nível a partir de uma seleção de vários tiles pré-fabricados. As configurações de luz dos tiles podem ser editadas individualmente e itens podem ser adicionados ao mapa.