Marvel Cosmic Invasion est un jeu de combat à défilement horizontal mettant en scène 15 héros Marvel jouables. Conçu dans le style des jeux d'arcade classiques des années 1990, le jeu permet aux joueurs de passer d'un personnage à l'autre en plein combat grâce au système « Cosmic Swap ». Chaque héros dispose de capacités uniques et d'attaques combinées, et des améliorations ainsi que des récompenses supplémentaires se débloquent au fur et à mesure que les joueurs progressent.