Sunless Sea представляет собой выполненный в духе roguelike спин-офф к браузерной ролевой игре Fallen London от тех же разработчиков — её действие происходит в той же вселенной и в то же время. Вселенная обеих игр совмещает в себе декорации Викторианской эпохи и темы мистики и фэнтези в духе мифов Ктулху. Игрок принимает на себя роль капитана парохода, который плавает по подземному морю, посещая различные острова и сталкиваясь со многими опасностями. Игрок может «выиграть», добившись определённой цели — например, богатства или звания самого прославленного морехода — открывая новые места на карте мира, перевозя товары из одного порта в другой и выполняя различные текстовые квесты. Подобно другим играм в жанре rogue-like, смерть персонажа Sunless Sea является необратимой — после гибели капитана или его корабля игрок обязан начать игру заново, хотя следующий капитан может унаследовать, по выбору игрока, часть имущества или команды предшественника. Пользовательские модификации игры позволяют увеличить количество уникальных предметов, передаваемых следующему капитану. Кроме того, карта мира перестраивается случайным образом после гибели каждого капитана, хотя местонахождение основных крупных портов и островов остается неизменным.