Cada nivel trae consigo retos totalmente nuevos, basados en la jugabilidad, los elementos del entorno, el estilo artístico y los tipos de bolas viscosas. Las bolas normales pueden arrastrarse y soltarse con el ratón o el mando de la Wii para formar conexiones cohesivas, pero solo durante una corta distancia. Debido a la física y a la materia movediza, se requiere una base sólida. Las bolas pueden recogerse y moverse para adaptar las construcciones. Mientras se construye, a veces aparecen bichos de tiempo. Al pulsarlos, permiten al jugador retroceder en el tiempo durante un movimiento. Los tipos de goo difieren mucho en cuanto a habilidades, conexiones y respuesta a la física. Algunas de las bolas de sustancia viscosa que se introducen gradualmente son la sustancia viscosa de hiedra (se adhiere y se desprende a voluntad), la sustancia viscosa de albino (cuatro conexiones), la sustancia viscosa de globo (vuela hacia arriba), la sustancia viscosa de agua, la sustancia viscosa de pokey, la sustancia viscosa de hueso y muchas más. En algunos niveles, las bolas dormidas pueden despertarse para unirse a la construcción. Las construcciones no solo se doblan, sino que también pueden romperse cuando la gravedad se impone. En los últimos capítulos, los jugadores adquieren un silbato que puede utilizarse para atraer a todas las bolas viscosas sueltas en una dirección determinada.

Se revela más del mundo a través de escenas y secuencias durante el juego, siempre con un guiño humorístico. Hay cinco capítulos principales con diferentes niveles que siguen cronológicamente un año en el mundo de goo. El entorno cambia para reflejar la estación del año. A menudo, los jugadores guardan más bolas de goo de las necesarias. Estas se almacenan en la World of Goo Corporation, un nivel independiente que recuerda al prototipo original en el que se basa el juego. Allí, los jugadores pueden utilizar las bolas de goo extra para construir una obra lo más alta posible. Con una conexión online, es posible ver la altura de otros jugadores. En el juego se proporcionan pistas a través de señales que se pueden pulsar y que contribuyen a la historia.

La versión para Wii admite hasta cuatro jugadores simultáneos en modo cooperativo. La versión para PC es solo para un jugador, pero cuenta con tablas de clasificación en línea en las que los jugadores pueden comparar sus puntuaciones con las de los demás.