Machinika: Museum vás postaví do role kurátora v tajemném muzeu, kam dorazily záhadné artefakty mimozemského původu. V každé kapitole prozkoumáváte detailně konstruované mechanické kazety, nejprve obálky či skříňky, poté samotná zařízení, která se skládají ze skrytých komor, řady puzzle a mechanických zámků. Interakce probíhá klikáním a tažením; můžete otáčet, posouvat díly, skládat nebo duplikovat chybějící součástky pomocí 3D tiskárny. Postupem času se otevírají nové části kazety a my objevujeme nejen jejich funkce, ale i střípky příběhu o záhadných poslech a zaniklých civilizacích. Hráč nejen řeší hádanky, ale zároveň skládá řadu indicií, které jsou základem širšího narativu zasazeného do budoucnosti.

Vizuálně hra používá realistickou 3D grafiku s prostředím klaustrofobické laboratoře, doplněnou decentním osvětlením a ambientními zvuky.