La jugabilidad es similar a las anteriores entregas de la serie X, pero con algunos cambios importantes:
- Al comienzo del juego, el jugador puede elegir si jugar como X o como Zero. A diferencia de los futuros juegos en la saga Mega Man X, el jugador no puede cambiar su elección durante el juego (es decir, no puede cambiar al otro personaje).
- Este es el primer juego de la saga donde los personajes tienen conversaciones con el jefe de nivel antes de que la batalla comience, en lugar de que el jefe simplemente ataque cuando el jugador entrar en la sala. Por esta razón, no hay música que se utilice específicamente para acompañar la entrada del jefe, como fue el caso de los tres primeros juegos.
- Es el primer juego de la saga que ofrece la posibilidad de llevar una Ride Armor al combate con un jefe de nivel (como en el área volcánica, al enfrentarte a Magma Dragoon).
- A Zero le fue retirado su Buster, impidiendo realizar ataques a larga distancia.
- Se añadieron 2 nuevos tanques, un Tanque de Armas, el cual recarga la energía de estas, y un Tanque EX, que permite iniciar la misión con 4 vidas en vez de 2. Además, se puso una provisión de energía de gran tamaño, esta recupera toda la vitalidad del jugador.
