המשחק מתנהל במרחב הממשי בו נע השחקן עם הטלפון החכם שלו. על השחקנים לחפש פוקימונים המופיעים באזור בו הם נמצאים. שיבוץ הדמויות נעשה באופן אקראי, על ידי האלגוריתם של המשחק. זאת, בעזרת רמזים שהיישומון מספק לשחקנים. עם מציאת פוקימון, יש ללכוד אותו באמצעות זריקת כדור־תפיסה מיוחד (המכונה פּוֹכדוּר), לעברו. מאותו רגע, השחקן יכול לטפח את הפוקימון שברשותו ולאמנו, כך שיוכל להילחם בפוקימונים אחרים השייכים לשחקנים אחרים. מטרת המשחק זהה למשחקי פוקימון אחרים: המאמן נדרש ללכוד פוקימונים, לחזק אותם, לצבור נקודות ניסיון (EXP) ולעלות רמות, כאשר כל רמה פותחת בפני השחקן את האפשרות לחזק את הפוקימונים שלו עוד יותר. הרמה המקסימלית לשחקן במשחק היא 50.
ניהול פוקימונים.
בעת יציאתו של המשחק, היו זמינים בו רק הפוקימונים של מחוז קאנטו, מהדור הראשון של המשחקים המקוריים, 151 במספר. עם הזמן התחילו להתווסף למשחק פוקימונים ממחוזות אחרים: ג'וטו, הואן, סינו, יונובה ולאחרונה גם קאלוס,ואלולה שהם מדורות 2, 3, 4, 5 ו־6 ו-7 של המשחקים, ואף הפוקימונים Meltan ו־Melmetal, שהוצגו לראשונה ב, לכל פוקימון שכזה יש 3 סטאטים (התקפה, הגנה וחיים), שמחושבים בעזרת ששת הסטאטים מהמשחקים המקוריים. שלושת הסטאטים האלה, ביחד עם הרמה של הפוקימון (אותה ניתן להעלות על ידי חיזוק – Power Up – של הפוקימון) ונתוני הIV של כל סטאט (מספר שנע בין 0 ל־15, בדומה למשחקים המקוריים), מרכיבים את "כוח הקרב" של הפוקימון – CP.
את הפוקימון ניתן לחזק (להעלות לו את הרמה, ובהתאם, גם את ה־CP) על ידי "האכלה" שלו באבקה (Stardust) וסוכריות של אותו הפוקימון/המשפחה אליה שייך הפוקימון (אם מדובר בפוקימון בעל מספר התפתחויות). בעזרת הסוכריות ניתן גם לפתח פוקימונים מסוימים לצורות חזקות יותר.
נקודות עניין במשחק, מכונים, קרבות וריידים.
על מפת המשחק, שמבוססת על העולם האמיתי, פזורות נקודות עניין רבות. הנקודות מתחלקות לשני סוגים: פוקסטופים, ומכונים. נקודות העניין מבוססות על מקומות עניין אמיתיים באותו האזור: פארקים, מיצגים אמנותיים, ועוד. כאשר השחקן נמצא ליד פוקסטופ, הוא יכול לסובב את התמונה שעליו כדי לקבל חפצים. בתוך המכונים ניתן לקיים קרבות פוקימון: השחקן צריך לכבוש את המכון מידיים של קבוצה יריבה לידיים של הקבוצה שלו, ולאחר שכבש את המכון יכול השחקן להכניס פוקימון משלו כדי להגן על המכון. בכל מכון יש מקום לעד שישה פוקימונים. השחקן ישתייך רנדומלית, מתוך של 3 קבוצות:
לכל אחת מהקבוצות יש גם מאמן או מאמנת, דמות NPC שלפעמים גם מנחה את השחקן במהלך משימות מסוימות או כחלק ממערכות שונות של המשחק.
במשחק זמינה גם מערכת של "מכוני פשיטה" (באנגלית: Raid Boss), או בלשון הגיימרים: רייד, שהוספה בחודש יוני 2017. במסגרת הרייד, מופיע לפרק זמן מוגבל על מכון מסוים פוקימון חזק ועוצמתי הקרוי "פוקימון בוס". בפרק הזמן שניתן, יכולים להתאסף שחקנים שונים כדי להביס ביחד את אותו פוקימון. אם השחקנים מצליחים להביס את הבוס הם מקבלים הזדמנות לתפוס אותו. יש 5 רמות קושי של ריידים, כאשר הרמה החמישית שמורה תמיד לפוקימון אגדי, שמשתנה מדי חודש לערך, או כחלק מאוונטים, על ידי ניאנטיק.
קרבות "שחקן נגד שחקן", מערכת חברים והחלפות.
במקביל למערכת הקרבות במכונים או בריידים, ניתן גם לקיים קרבות PVP (שחקן נגד שחקן). שחקן יכול לאתגר שחקן אחר באמצעות סריקת קוד הQR שזמין בטלפון של היריב, ולאתגר את היריב לקרב באחת מבין 3 ליגות זמינות: Great – אליה ניתן להכניס פוקימונים עד 1500 CP, Ultra – אליה ניתן להכניס פוקימונים עד 2500 CP, ו־Master – אליה ניתן להכניס פוקימונים ללא הגבלת CP. השתתפות בקרב נותנת לכל אחד מהשחקנים פרס בדמות אבקה וחפצים שונים. עם הזמן, המערכת צברה פופולריות רבה בקרב השחקנים ואף התחילו לקיים עבורה תחרויות, טורנירי פוקימון בעולם האמיתי (שמתנהלים בדומה לטורנירי הפוקימון מהמשחקים והאנימה), כשהידוע שבהם הוא The Silph Tournament שמקיים טורנירים ברחבי העולם להם אלפי משתתפים. התחרויות המקצועיות לרוב מתנהלות ב־Great League במשחק (שכפי שצוין ניתן להכניס אליה פוקימונים עד 1500 CP).
במשחק קיימת גם מערכת חברים. ניתן להוסיף חברים על ידי קוד שחקן בן 12 ספרות שקבוע לכל שחקן ואינו משתנה, ולטפח את החברות על ידי שליחה וקבלה של מתנות. ישנם 4 דרגות חברות, כאשר כל דרגה נותנת בונוסים שונים, למשל בונוסי נזק בריידים, הנחות באבקה בזמן החלפת פוקימונים, ואפשרות להזמין חבר מרמה 3 ומעלה לקרב ללא צורך בשהייה פיזית לידו וסריקת קוד QR.
במשחק ניתן גם להחליף פוקימונים, תמורת "תשלום" של כמות מסוימת של אבקה. במהלך ההחלפות יש לשני הצדדים סיכוי שההחלפה הבאה תהפוך את הפוקימונים שלהם ל"פוקימוני מזל" (Lucky Pokemon) שמחיר החיזוק שלהם קטן בחצי.
ביצי פוקימון ו"פוקימון חבר".
בנוסף לאפשרויות השגת הפוקימונים על ידי תפיסה של פוקימונים בטבע או ריידים, השחקן גם יכול להשיג פוקימונים מביצים. השחקן יכול לקבל ביצים שונות מסיבוב פוקסטופ, כאשר לכל ביצה יש מכסה של קילומטרים שעל השחקן ללכת לפני שהיא תבקע. במשחק זמינות ביצי 2 ק"מ, 5 ק"מ, ו10 ק"מ אותן ניתן לקבל מפוקסטופים, וביצי 7 ק"מ אותן ניתן לקבל ממתנות חברים.
השחקן גם יכול לבחור "חבר" פוקימון שילווה אותו במהלך הליכותיו. ה"חבר" צובר קילומטרים, וכל מספר מסוים של קילומטרים (תלוי בפוקימון) השחקן מקבל סוכרייה מתאימה. יש פוקימונים שיכולים להתפתח רק אחרי שצוברים קילומטרים איתם. לדוגמה - את איבי אפשר לפתח לאספיון או אמבראון רק אחרי שאיבי הוא ה"חבר" שלך והוא צבר איתך 10 ק"מ.
משימות, מחקרים ו"צוות רוקט".
בנוסף לדרכים שהוצגו לעיל, השחקן יכול להשיג פוקימונים על ידי מילוי משימות שונות.
במשחק יש מספר סוגים של משימות. משימות רגילות, הן משימות שאותן השחקן יכול לקבל מפוקסטופ, ואחרי שהוא מסיים את המשימה הוא יכול לקבל פרס בדמות חפץ, נקודות ניסיון, אבקה, או הופעה של פוקימון מסוים. המשימה הראשונה שהתבצעה באותו היום נרשמת ביומן כ"חותמת" ואם השחקן מצליח להשיג 7 חותמות, הוא מקבל בסוף קופסה ובה פרס בדמות פוקימון נדיר, לרוב אגדי.
בנוסף למשימות הרגילות ישנם גם "מחקרים מיוחדים". לרוב, המחקרים האלו מורכבים מסדרה של בין 3 ל־7 שלבים, קבוצות־משימות ובכל קבוצה יש 3 משימות, אותן השחקן צריך לבצע לפני שיעבור לשלב הבא. המחקרים המיוחדים סובבים לרוב סביב פרופסור ווילו, מדען הפוקימונים של המשחק, שחוקר הופעה של פוקימון מסתורי מסוים, לרוב פוקימון מיתי (Mythical Pokemon). לרוב, השחקן זוכה בפוקימון המיתי, שהוא נחשב פוקימון נדיר ביותר, לאחר שסיים את כל שלבי המחקר.
צוות רוקט גם זמין במשחק בדומה למשחקים המקוריים ולאנימה; חבר צוות רוקט יכול להשתלט על פוקסטופ מסוים, ולא לשחרר אותו עד שהשחקן לא הביס אותו בקרב. לאחר שחבר הצוות הובס, ניתנת לשחקן אפשרות לתפוס פוקימון מסוים בגרסת צללים שלו (Shadow Pokemon). פוקימוני צללים ניתן "לטהר" על ידי "תשלום" של אבקה וסוכריות.
אפשרויות בתשלום.
אף על פי שהמשחק זמין להורדה בחינם, לשחקן ישנה גם אפשרות לרכוש חפצים שונים בתוך המשחק באמצעות תשלום כסף אמיתי.
העלייה והדעיכה בפופולריות המשחק.
תוך שבוע מהשקתו, הפך המשחק למשחק הסלולרי המבוקש ביותר בארצות הברית, ביחס לכמות ההורדות ומספר המשתמשים באותו פרק זמן. בעקבות הביקוש הרב, קרסו מספר פעמים השרתים המשמשים להורדת המשחק.
בחודש אוגוסט 2016 הגבילה ניאנטיק את השימוש ביישומים־נלווים שפותחו על ידי חברות אחרות. זאת, בטענה שאותם יישומים פוגעים באיכותו של המשחק שמספקת ניאנטיק ללקוחותיה ובהמשך הפריסה הגאוגרפית של המשחק, מאחר שהם מכבידים על השרתים ומעסיקים את החברה בטיפול בתקלות שונות. לאור המהלך, מפתחי צד שלישי הפסיקו מיוזמתם את פיתוחי היישומים שלטענתם נועדו לשפר ולהגביר את חוויות המשחק ובעיקר להעניק פתרון ל"באג הצעדים", שפגע בחלק מרכזי במשחק. נתוני שימוש במשחק מאותו חודש הראו שמספר המשתמשים היומי במשחק קטן בשליש: משיא של כ־45 מיליון משתמשים פעילים ביום, ירד מספר השחקנים הפעילים ביום ל־30 מיליון, וכיום המשחק נחשב לאופנה חולפת.
השפעות שליליות של המשחק.
מנגד, למשחק היו גם תוצאות מסכנות חיים: כבר כמה ימים לאחר הפיכת המשחק לזמין להורדה, דווח בתקשורת על מספר תאונות שנגרמו לשחקנים לא זהירים בעקבות כך ששיחקו במשחק בעודם נוהגים. מוזיאונים כגון מוזיאון השואה בוושינגטון והמוזיאון לזכר קורבנות פיגועי 11 בספטמבר ביקשו מהציבור לא לשחק במשחק בתחומם. בישראל נאסר על חיילי צה"ל לשחק במשחק בבסיסים צבאיים מטעמי ביטחון מידע.
בסין העממית שירותי חברת גוגל, שהמשחק נשען עליהם באופן משמעותי, חסומים לחלוטין על ידי "חומת האש הגדולה" שמופעלת על ידי הממשלה. בנוסף לכך שירותי ה־GPS של המשחק חסומים לחלוטין בארץ סין (לא כולל הונג קונג) כך שלא ניתן לראות דבר על מסך המשחק. כתוצאה מכך שחקנים סיניים שמעוניינים לשחק, נאלצים לבצע זאת על ידי השגת חשבון משתמש שנפתח מחוץ לסין, להתחבר למשחק תוך שימוש ב־VPN, ואף להשתמש באפליקציות לזיוף מיקום GPS כדי לשחק מחוץ לסין, אף על פי שהדבר נוגד את תנאי השימוש במשחק, ונחשב ל"רמאות".