Le gameplay de Heavenly Sword ressemble à un titre d'arts martiaux axé sur le combat de la melee tout en offrant des occasions d'attaques variées. Le personnage principal, Nariko, utilise une arme appelée "Heavenly Sword" qui se transforme en une des trois formes selon la position d'attaque que le joueur utilise dans un style de combat unique. Speed Stance fournit un équilibre entre les dommages et la vitesse, où l'épée prend la forme de deux lames séparées. Gamme L'élégance permet des attaques rapides, longues, mais plus faibles, l'épée étant enchaînée par deux lames. Power Stance est le style le plus puissant, mais le plus lent, où les attaques sont faites avec le Sword en forme d'une grande lame à deux mains. Pour l'exploration et certaines batailles, le jeu utilise également des « événements de temps d'arrêt » (QTE). Lors d'un QTE, un symbole pour un bouton ou pour une action comme le déplacement du bâton analogique vers la droite ou la gauche apparaît à l'écran et le joueur doit correspondre à ce qui est montré pour terminer avec succès la scène. En plus de Nariko, un personnage secondaire, Kai, est contrôlé pour certaines parties du jeu. De nombreuses étapes de Kai prennent la forme de missions de sniping, en utilisant son arc-en-ciel pour enlever les ennemis, dans certains cas pour protéger les personnages. Alors que Kai ne peut pas effectuer des combats manuels, dans des étapes qui lui demandent d'explorer le niveau qu'elle est capable de sauter sur des objets et de se libérer de la portée d'un ennemi en les étourdissant temporairement. Les projectiles peuvent être manœuvrés à leurs cibles en utilisant les capacités de détection de mouvement du contrôleur SIXAXIS à travers une fonctionnalité appelée Aftertouch. Ces projectiles incluent les flèches de Kai après qu'elle les a lancées, et pour Nariko, guidant un canon ou lance-roquettes, ou ramasser et lancer des objets.