Frozen Synapse é um game de estratégia baseada em turnos simultâneos, em outras palavras, ambos os jogadores planejam suas táticas para serem executadas no mesmo turno. A jogabilidade envolve comandar os movimentos de um esquadrão pensando nas possíveis atitudes do adversário.
Há quatro modos de jogo multiplayer e três single player. Além das pelejas com o objetivo de eliminar todos os adversários, também existem modos mais curiosos como o de resgatar reféns ou dominar territórios.
Vários mapas foram criados manualmente pelos desenvolvedores, outros podem ser gerados automaticamente pela ferramenta de edição com a possibilidade de montar sua própria fase. Frozen Synapse também oferece suporte para upload de vídeos das partidas no YouTube.