"Dead Space 3" tiene un modo coperativo en línea "drop-in/drop-out" para su modo campaña, el cual fue anunciado en la conferencia de prensa de Electronic Arts en la E3 2012. Ellos declararon que iba a desbloquear «detalles sobre la historia y mecánicas adicionales del juego que únicamente se encuentran cuando se juega con el personaje cooperativo, el Sgt. John Carver». Cada jugador tiene experiencias alternativas como consecuencia de la demencia de sus personajes. Por ejemplo, el jugador que controla a Carver encontrará soldados de juguete en un centro de biología, mientras que el jugador que controla Clarke no los verá. El modo cooperativo también muestra a los jugadores en distintas situaciones: por ejemplo, cuando Carver intenta abrir una puerta, de repente se queda atrapado en su propia mente, obligando a Clarke protegerlo de una oleada de necromorfos hasta que Carver se recompone. Un desarrollador de Visceral Games declaró que «siempre estuvo la intención de tener un modo cooperativo en "Dead Space"», citando el juego cooperativo "System Shock 2" como una fuente de inspiración para la serie. También indicó que si el jugador opta por jugar solo, Carver «puede aparecer en ciertos puntos, pero en su mayor parte no está allí». "Dead Space 3" cuenta con solo tres niveles en modo coperativo.