De belangrijkste spelmechaniek van Watch Dogs is het gebruik van hacken en surveillance. De protagonist van het spel, Aiden Pearce, kan elk apparaat dat verbonden is met het centrale besturingssysteem van de stad (ctOS) als wapen gebruiken. Tijdens de gameplay-demonstratie is te zien hoe Aiden mobiele telefoons verstoort om als afleiding te dienen wanneer hij een cosmetica-expositie binnenloopt, een telefoongesprek afluistert om informatie over zijn doelwit te verkrijgen, en verkeerslichten manipuleert om een grote kettingbotsing te veroorzaken die het doelwit en zijn achtervolgers moet vangen. De speler kan ook toegang krijgen tot informatie uit het ctOS over de NPC's die hij tegenkomt, inclusief informatie over demografie, gezondheid en de kans op geweld. De gevechten maken gebruik van een combinatie van stealth-elementen en de mechaniek van een dekkingsgebaseerde third-person shooter. De E3-demo toonde ook de coöperatieve gameplay, toen de focus verschoof naar een tweede personage genaamd "Bixxel_44" (bediend door een andere speler) nadat Aiden zijn doelwit met succes had gedood, dat de opdracht kreeg om Aiden te beschermen door de politie af te leiden die probeerde hem te vangen.